SENSORES

Marcelo Miranda Salas Ph.D. Grupo GAET-ECO Departamento de Ecosistemas y Medio Ambiente UC

TELEDETECCIÓN: INTRODUCCIÓN Marco de estudio nace por: • necesidad de buscar una nueva forma de visualizar los paisajes terrestres • necesidad de una visión más global de fenómenos (inundaciones, incendios, etc) • disponibilidad de nuevos medios para adquirir datos como la aviación y la fotografía Remote sensing = Teledetección • 1960. Cualquir medio de observación remota, principalmente aplicado a la fotografía aérea y sensores portados en satélites

TELEDETECCIÓN: INTRODUCCIÓN Remote sensing = Teledetección • técnica que permite adquirir imágenes de la superficie terrestre desde sensores instalados en plataformas espaciales (Chuvieco, 1995) • sistemas satelitales para capturar información sobre la superficie y atmósfera de la tierra (NCGIA)

• implica interacción entre el sensor y la superficie observada (ej: bosques y cultivos) • la interacción es realizada por: •Reflexión por radiación solar (sensores pasivos)

•Reflexión por haz energético (sensor activo)

TELEDETECCIÓN: COMPONENTES Componentes básicos de un sistema de teledetección Son cinco los componentes básicos: • Fuente de energía (sol u otra) • Cubierta terrestre (vegetación, suelos, agua) • Sistema sensor (activo o pasivo) • Analistas de imágenes (digital o análogo) • Usuario final

Energía capturada por un satélite es almacenada y emitida hacia una estación de rastreo la que la transforma a imágenes digitales

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE TELEDETECCIÓN PASIVO Fuente de energía

Sistema sensor

Cubierta terrestre

Base Datos

Sistema de recepción

Tratamiento visual

Tratamiento Digital (curso)

Usuario final

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE TELEDETECCIÓN ACTIVO Sistema sensor

Fuente de energía

Cubierta terrestre

Base Datos

Sistema de recepción

Tratamiento visual

Tratamiento Digital (curso)

Usuario final

TELEDETECCIÓN: DISIPLINAS ASOCIADAS Convergen diferentes ciencias tales como: •

optica (tipo de lentes y sensores)

•

física (espectro electromagnético)

•

ingenieria eléctrica, mecánica e informática (transmisión de señales, plataforma del sensor, software y hardware de proceso)

•

ingeniería forestal, agronomía, geografía, geología, etc (aplicaciones en forestería, agricultura, urbanismo, defensa, geología...

que hacer con tantas imágenes!!!).

COMPONENTES DE UN SATÉLITE BATERÍA

ESTRUCTURA

RASTREADOR DE ESTRELLAS

CUBIERTA TÉRMICA MOTOR DE REACCIÓN

ARREGLO SOLAR

RECEPTOR/ TRANSMISIÓN ANTENAS DE ALTA GANANCIA

i/o PROCESADOR ANTENA OMINI DIRECCIONAL SENSOR

CÁMARA DIGITAL COMPUTADOR DE NAVEGACIÓN

COMANDOS Y DATOS

PUNTOS DE CONTROL

COMUNICACIÓN

FUENTES DE PODER

MISIÓN A BORDO

CONTROL TÉRMICO

TELEDETECCIÓN: HISTORIA •

1859 Gaxpar Felix de Turnachon primera fotografía aérea desde un globo cautivo

•

1909 Wilbur Wright primera fotografía aérea desde un avión (unión de la fotografía y la aviación)

•

1914 primera guerra mundial...énfasis en adquisición y procesado de fotografías

•

1936 segunda guerra mundial, mejora óptica de cámaras y emulsionados de las películas

•

1947 ENIAC: Electronic Numerical Integrator And Computer

•

1957 satélite de la serie SPUNTNIK (compañero!) de la ex Unión Sovietica: http://www.youtube.com/watch?v=r-bQEiklsK8

TELEDETECCIÓN: HISTORIA •

1960 primer satélite de la serie TIROS de observación meteorológica y experimentos fotográficos desde naves tripuladas NASA (apollo 6 a apollo 9)

•

1972 primer satélite LANDSAT el más exitoso hasta hoy http://landsat.gsfc.nasa.gov/

•

1978 satélite oceanográfico SEASAT de la NASA

•

1986 satélite SPOT de Francia

•

1988 IRS-1 INDIA, RADARSAT Canada

Landsat

Sputnik 1

Spot ERS

TELEDETECCIÓN: HISTORIA •

1998 LiDAR (Light Detection and Ranging

•

1999 IKONOS: http://www.landinfo.com/satprices.htm

•

1999-2000

•

Plataforma Terra y Aqua (MODIS, ASTER)

•

http://modis.gsfc.nasa.gov/

•

2000 Imágenes hiperespectrales (aeroportadas)

•

2000 en adelante:

•

Quickbird: http://landinfo.com/qb.htm

•

Alos: http://www.satimagingcorp.com/satellitesensors/alos.html

•

RapidEyes: ttp://www.rapideye.de/products/index.htm

•

WordView: http://www.landinfo.com/WorldView1.htm

•

GeoEyes: http://www.landinfo.com/geo.htm

Plataforma terra

Mapa de rastreo terrestre

Ikonos Quickbird

TELEDETECCIÓN: HISTORIA LATINOAMERICA 1. Brasil CBERS 1 a 4 1999 ‘ 2007 (INPE) http://www.inpe.br/

2. Argentina SAC-A, SAC-B y SAC-C (CONAE) http://www.conae.gov.ar/principal.html 3. Chile FASAT SSOT

CBERS

SAC-C

FASAT bravo

PROYECTO SSOT

http://www.youtube.com/watch?v=nE9XwGE7rr8

SISTEMA SATELITAL DE OBSERVACIÓN TERRESTRE SSOT MARCO: • Necesidad de buscar una nueva forma de visualizar el territorio. • Necesidad de una visión más global de fenómenos naturales (inundaciones, incendios, sequías, entre otros). • Necesidad de tomar decisiones sobre la naturaleza a múltiples escalas espaciales y temporales. • Disponibilidad de nuevos medios para adquirir datos como satélites de alta resolución.

PROYECTO SSOT •Sistema de teledetección pasivo. •Corresponde a un “equipamiento mayor” que incluye un alto costo y múltiples usuarios beneficiarios.

•Posee tecnología avanzada de uso no restringido (comercial). •La operación esta a cargo de las FACH. •Se espera que su uso provoque un alto impacto social.

SISTEMA DE TELEDETECCIÓN PASIVO Sistema sensor

Sistema de recepción

Fuente de energía

Cubierta terrestre

Base Datos

Tratamiento Digital Usuario final

PROYECTO SSOT Generalidades: •Construcción ASTRIUM (EDAS). •Costo MUS$ 72.

•Incluye: •

Satélite.

•

Estación terrestre.

•

Sistema de procesamiento de imágenes.

Características técnicas: Características Técnicas

Unidad

Altura de Órbita

620 Km

Período

99.5 min

Revisita exacta

37 días

Revisita 30° giro Satelital

5 días

Revisita 10° giro Satelital

21 días

Masa

130 Kg

Potencia

160 W

Resolución Espacial PAN:

1.45 metros

Resolución Espacial MS:

5.8 metros

Resolución Espectral

500 – 900 nm

Tamaño de Escena

10,15 × 10,15 Km

Memoria a Bordo

79 Gbits

Minutos Anuales

≥ 4000

Imágenes Diarias

≈ 120

Imágenes Anuales

≈ 40000

Pancromático+4 Banda Multiespectrales

1+4=5 Bandas

Características técnicas: Misión Altitud Tipo de adquisición de Imagen Bandas Espectrales Gsd @ Nadir y 620 Km. Swath@ Nadir y 620Km. Registro Bandas espectrales y radiación referencial Mínima Longitud de Onda (m) Máxima Longitud de Onda (m) 2 Lref .Radiación referencial (W/m /str/m) 2 L4 Máxima Radiación (W/m /str/m)

620 Km. Barrido 1 Canal Pancromático(PAN) + 1Multi-espectral (XS) 4 Canales de bandas espectrales (B1,B2,B3,B4)

PAN = 1.45 m y XS = 5.80 m

PAN 0.45 0.75 221 348

10.15 Km.. Después del procesamiento en tierra B1 B2 B3 0.45 0.53 0.652 0.52 0.59 0.695 269 241 203 389 374 335

B4 0.76 0.89 196 275

SISTEMA SATELITAL DE OBSERVACIÓN TERRESTRE SSOT APORTE DEL PROYECTO (rentabilidad social).

•

Sector agrícola, forestal, acuícola, medio ambiental, minero y urbano.

•

Prevención y mitigación de desastres naturales y catástrofes nacionales.

•

Gestión territorial y fiscalización de los procesos productivos relacionados con RRNN.

•

Educación, investigación e innovación tecnológica.

SSOT: GESTIÓN DE LA OPERACIÓN ALGUNAS PREGUNTAS FUNDAMENTALES •

¿Que productos estará disponibles?

•

¿Con que resolución espacial y temporal?

•

¿Como será el acceso a las imágenes?

•

¿Cuál será el costo de las imágenes?

•

¿A partir de cuando y con que priorización se adquirirán?

•

¿Cuáles son las aplicaciones en las que puedo trabajar estas imágenes?

TELEDETECCIÓN: IMÁGENES Datos satelitales se encuentran en variadas resoluciones espaciales y espectrales (depende de objetivos y escalas de los estudios) Interpretación de una imagen es función de objetivos específicos: • • • •

clasificar el uso actual del suelo identificar concentraciones de minerales monitoreo de cambios de la vegetación productividad

Algunos aspectos a considerar en una imagen

Resolución : 1. 2. 3. 4.

Espectral Espacial Temporal Radiométrica

Resolución espectral:

Visión humana

NOAA, MODIS, SAC-C, LANDSAT, SPOT, MODIS, ASTER, IKONOS, QUICKBIRD

RADARSAT, LIDAR

Resolución espacial: NOAA (1.1 x 1.1 km)

Landsat 30 x 30 m

Foto digital 0.25 x 0.25 m

Dimensión espacial y temporal La escala

Representa la ventana de percepción, filtro o herramienta de medida sobre la cual el paisaje es visto o persivido (Levin,1992) • Dimensión espacial => estructura espacial • Dimensión temporal => crecimiento o cambio Escala espacial Estructura Azimut (0°, 45°…)

Crecimiento Élévation

H

Mg

Ca

Étendue

Grain

http://www.normanbirdsanctuary.org/

Relación entre escala espacial y la resolución de una imagen

Tomado de Franklin y Wulder 2002

Resolución temporal:

Índice de vegetación de diferencias normalizadas (NDVI) en el Tiempo

Resolución radiométrica • El número de niveles de intensidad de radiación que es capas de capturar el sensor. • Comúnmente va de 8 a 14 bits. • 8 bits = 28 = 256 niveles de grises. • 14 bits = 214 = 16.384 niveles de grises. http://www.crisp.nus.edu.sg/~research/tutorial/image.htm

FIN DE LA CLASE DE HOY!