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Córdoba - ArgentinaOctubre de 2011
MAESTRIA EN
ANALISIS Y PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMAGENESUniversidad Nacional de Córdoba
Aplicaciones de Imágenes de Sensores Remotos en Geología, Agronomía e Ingeniería Civil
Ernesto Guillermo AbrilUNC - Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
CONICET – Facultad de Ciencias Agropecuarias
RESUMENESDECLASE1
Semana
MAESTRIA EN
ANALISIS Y PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMAGENESUniversidad Nacional de Córdoba
Aplicaciones de Imágenes de Sensores Remotos en Geología, Agronomía e Ingeniería Civil
Escuela del Cuarto NivelAprobada por CONEAUTipo: ElectivaPlan: 2008Puntos: 3 créditosCarga: 60 horasDocente: Dr. Ernesto Guillermo Abril
MAESTRIA EN
ANALISIS Y PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMAGENESUniversidad Nacional de Córdoba
Aplicaciones en Geología, Agronomía e Ingeniería CivilErnesto Guillermo AbrilUNC - Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y NaturalesCONICET – Facultad de Ciencias Agropecuarias
Córdoba - ArgentinaOctubre de 2011
Energía: conceptos, interferencias, interacción con los elementos de la superficie. El espectro electromagnético
Sensores Remotos: introducción, utilidad, reseña histórica. La fotografía. El color. Sistemas de proyección
Aspectos epistemológicos de la especialidad
Areas
de aplicación de los Sensores remotos:
Geología,
Agronomía, Ingeniería Civil.
Energía1
LA ENERGIA
Ley de desplazamiento de Wien
ENERGIA
LA ENERGIA
Los objetos (independientemente de la radiación que emitan) reciben la radiación emitida por otros cuerpos, fundamentalmente del Sol. En función del tipo de objeto del que se trate, la radiación puede ser:
REFLEJADALa radiación es reenviada de vuelta al espacio.
La fracción de energía que se refleja se denomina reflectividad
o albedo
(ρ)
ABSORBIDALa radiación se suma a la energía del objeto.
La fracción de energía que se absorbe se denomina absortividad
(α)
TRANSMITIDALa radiación pasa hacia otros objetos.
La fracción de energía que se transmite se denomina transmisividad (τ)
► ρ
+
α
+
τ
= 1
LA ENERGIA
La naturaleza de la radiación electromagnética
Puede ser explicada a partir de dos modelos (aparentemente contradictorios, pero complementarios):
- el modelo de onda- el modelo de partícula
Formas de transmisión de energía en la naturaleza:
ConducciónConvección
Radiación
La energía
se expresa en Julios (J)
La transferencia de energía
o flujo de energía
se expresa en: Julios por unidad de área (J/m2), Julios por unidad de tiempo (J/s = W) o enJulios por unidad de tiempo y área (W/m2)
LA ENERGIA
Modelo de ondaDesarrollado por Huygens y Maxwell
Se asume que la radiación es el resultado de oscilaciones que generan ondas en los campos eléctrico y magnético, en las inmediaciones de los objetos.
Estas ondas contienen dos campos de fuerzas, el eléctrico y el magnético, que son ortogonales entre sí
y transmiten la energía.
Al tratarse de ondas
pueden definirse por:
λ
= Longitud
(distancia entre dos picos) de onda (se mide en metros)ν
=
Frecuencia
(tiempo entre picos) de onda (se mide en s-1
o hercios)
(El producto de ambos es una constante, la velocidad de la luz:
c = λ
ν
= 3x108m/s)
La naturaleza de la radiación electromagnética
La naturaleza de la radiación electromagnética
Modelo de PartículaDesarrollado por Planck
y Einstein.
Asume que la energía viaja como flujo de partículas (integrado por
fotones). La energía transportada por cada fotón (Q) depende del objeto que emite la radiación.
Q = h c / λ
C = velocidad de la LuzH = Constante de Plankλ
= Longitud de onda
La naturaleza de la radiación electromagnética
Modelo de PartículaDesarrollado por Planck
y Einstein.
Asume que la energía viaja como flujo de partículas (integrado por
fotones). La energía transportada por cada fotón (Q) depende del objeto que emite la radiación.
Q = h c / λ
C = velocidad de la LuzH = Constante de Plankλ
= Longitud de onda
( La fórmula relaciona ambos modelos )
LA ENERGIA
LA ENERGIA
ENERGIA QUE LLEGA A UN CUERPO A TRAVES DEL ESPACIO
IRRADIANCIA
LA ENERGIA
RADIANCIA
LA ENERGIA
Espectro electromagnético2
Se grafica según un esquema en el cual se representan los diferentes niveles de energía, diferenciándose y designándose regiones
según sus características.
Región de Rayos GammaRegión de Rayos XRegión de Rayos UVRegión del VISIBLERegión del Infrarrojo (Cercano / Medio / Termal)Región de las MicroondasRegión de las ondas TV y Radio
ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
ESPECTROELECTROMAGNETICO
APROXIMACION:REGION DEL VISIBLE
Cada una de las regiones se divide en categorías, (aunque en realidad se trata de un continuo)
La región del espectro correspondiente a la luz visible se divide en:
rojo
( 0,6 μ
– 0,7 μ
)
verde
( 0,5 μ
– 0,6 μ
)
azul
( 0,4 μ
– 0,5 μ
)
ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
ESPECTROELECTROMAGNETICO
APROXIMACION:REGION DEL VISIBLE
ANCHO DE BANDAUMBRALES DE LONGITUD DE ONDA
COLOR
Cada una de las regiones se divide en categorías, (aunque en realidad se trata de un continuo)
La región del espectro correspondiente al infrarrojo
se divide en:
infrarrojo lejano o térmico ( 8,0 μ
–
14,0 μ
)infrarrojo medio ( 1,3 μ
– 8,0 μ
)arrojo cercano ( 0,7 μ
– 1,3 μ
)
-
El infrarrojo cercano
es aquel en el que la radiación solar tiene más importancia que la terrestre-
El infrarrojo lejano
es aquel en el que prevalece la radiación terrestre
ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
ESPECTROELECTROMAGNETICO
REGION DEL INFRA ROJO
REFLEXION EMISION REFLEXION FORZADA
Aprovechamientode las propiedadesde las regiones del espectro
Técnicas de Teledetección y regiones del Espectro Electromagnético
ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
ESPECTROELECTROMAGNETICO
APROXIMACION:REGION DEL VISIBLE
Interferencia de la energía3
CONSTITUCION DE LA ATMOSFERA
INTERFERENCIA DE LA ENERGIA
MAGNITUD DE LA INTERFERENCIA DE LA ENERGIA
ABSORCION
Cada uno de los gases atmosféricos tiene capacidad para absorber radiación
en diferentes longitudes de onda:
Ozono
(O3
)
Absorbe radiación ultravioletaDióxido de carbono (CO2
)
Absorbe radiación en 13,0 -
17,5 μVapor de agua (H2
O)
Absorbe radiación en 5,5 –
7,0 μ
y + 27,0 μ
MAGNITUD DE LA INTERFERENCIA DE LA ENERGIA
INTERFERENCIA DE LA ENERGIA
INTERFERENCIA DE LA ENERGIA
La radiación electromagnética es reflejada o refractada por gases o partículas. Los principales causantes de la dispersión son los gases
y aerosoles
(partícu-
las sólidas o líquidas) que la componen.
Existen tres tipos fundamentales de dispersión:
Dispersión de RayleighCuando la longitud de onda es mucho menor que el tamaño de los objetos responsables de la dispersión. Afecta a las longitudes de onda más cortas y causa el color azul del cielo.
Dispersión de MieCuando la longitud de onda es del mismo orden de magnitud que los objetosdispersores. Afecta a todas las longitudes de onda del visible.
Dispersión No SelectivaCuando la longitud de onda es mucho menor que los objetos. La producen las gotas de agua presentes en la atmósfera (niebla o nubes).
DISPERSION
INTERFERENCIA DE LA ENERGIA
VENTANAS ATMOSFERICAS
INTERFERENCIA DE LA ENERGIA
INTERFERENCIA DE LA ENERGIA
Ventanas atmosféricasAprovechadas por algunos sistemas terrestres y satelitales
INTERFERENCIA DE LA ENERGIA
La interacción de la radiación con la atmósfera y con los objetos terrestres ( los valores ρ
, α
y τ
de un cuerpo ) va a depender de la longitud de onda
de la energía recibida y de las características del cuerpo.
Interacción con la atmósfera despejada:ρ
muy baja para todas las longitudes de ondaα
depende de la longitud de ondaΤ
depende de la longitud de onda
Interacción con las nubes :ρ
muy alta en el visibleα
depende de la longitud de ondaΤ
depende de la longitud de onda
Interacción con el agua:ρ
muy baja en todas las longitudes de ondaα
depende de la longitud de ondaΤ
depende de la longitud de onda
Interacción con la superficie terrestre:ρ
depende de la longitud de ondaα
depende de la longitud de ondaΤ
nulo
INTERFERENCIA DE LA ENERGIA
Sensores Remotos4
RELEVAMIENTOTRANSMISION
DATOS
PROCESAMIENTO
INTERPRETACIONINFORMACION
INFORMACION
AEROFOTOGRAFIA
SENSORES REMOTOS
ANALISIS DIGITAL
ANALISIS VISUAL
SITIOS DE LANZAMIENTOEN EL MUNDO
1.Vanderberg
7.Hammaquir
13.San Marco 19.Svobodny2.Edwards 8.Torrejón 14.Baikonur
20.Kagoshima3.Wallops
9.Andoya
15.Sriharikota
21.Tanegashima4.Cabo Cañaveral 10.Plesetsk
16.Jiuguan
22.Woomera5.Kourou
11.Kapustin
Yar
17.Xichang6.Alcántara 12.Palmachim
18.Taiyuan
Utilidades5
Mapas temáticos actualizados por información satelitalImágenes procesadas, en la resolución conveniente al tema cartográficoEsquemas y dibujos representativos vs. fotomapas
CARTOGRAFIA ACTUALIZADA
ESCALAS CARTOGRAFICAS SEGÚN EL SENSOR
APLICACIONES
Monitoreo litoral marino en alta resoluciónImágenes el alta resoluciónTsunami: retiro y avance del mar
DESASTRES NATURALES
Constelación satelitalCobertura satelital global GPSUbicación en alta resolución – Sistema público
UBICACIÓN ESPACIAL
ANCHO DE BARRIDO (km)
NOAA
2700MODIS
2330LANDSAT
180SPOT
60QUICK BIRD
16,5ORBVIEW3
8 COBERTURADE FENOMENOS SEGÚN SU ESCALA
Monitoreo de la temperatura de los océanosImagen termal en baja resoluciónAnomalías en la temperatura superficial de los océanos
MEDICIONES GLOBALES
Imágenes satelitales públicas para pronóstico del estado del tiempoImagen METEOSAT (Europa) (frecuencia 15 min)Nubosidad, vientos y precipitaciones
PRONOSTICO CLIMATICO
Círculos polaresSecuencia temporal de imágenes satelitales Desprendimiento de masas de hielo litorales
MONITOREO OCEANICO
Nubosidad generalImagen NOAA, Canal 2Dinámica del clima en Pirineos y Mediterráneo
MONITOREO CLIMATICO
Vulcanismo (círculo de fuego del Pacífico)Imagen Quick Bird de 2002Prevención: evacuación por riesgo volcánico. Vn. Miyake-jima, erupción 14/04/2002
EMERGENCIAS
MONITOREO
Análisis de los casquetes polares y áreas periglacialesImágenes LANDSAT fccEvolución de los cuerpos glaciales y desplazamiento de témpanos
CARTOGRAFIA
Cartografía del paisaje: calidad visual
El mapa representa la calidad visual del paisaje que rodea a los embalses de San Juan y de Picadas (Madrid), Este área piloto forma parte de la Zona de Especial Protección para las Aves nº
56. La zona posee recursos naturales de elevado valor ecológico y una gran belleza escénica. Para evaluar la calidad visual del paisaje se han valorado los elementos que definen la calidad intrínseca: ocupación del suelo, fragmentación o diversidad biogeográfica y relieve. Además, se ha tenido en cuenta la calidad extrínseca a través de las cuencas visuales de los elementos que añaden o restan calidad al paisaje.
CARTOGRAFIA MULTITEMATICA COMPLEJA
Cartografía del paisaje: fragilidad visual
El mapa representa la fragilidad visual del paisaje que rodea a los embalses de San Juan y de Picadas (Madrid), parte de la Zona de Especial Protección para las Aves nº
56 . Por su elevado valor ecológico, esta zona es muy sensible a la implantación de actividades e infraestructuras en el territorio que puedan causar impactos ambientales elevados.
CARTOGRAFIA MULTITEMATICA COMPLEJA
El mapa representa la zonificación ambiental propuesta para la zona que rodea a los embalses de San Juan y de Picadas. Se ha considerado que no todas las zonas de este espacio natural protegido tienen el mismo valor ecológico. En función de los niveles de protección de la fauna asignados al territorio, de la vegetación existente y de la calificación y clasificación del suelo (planeamiento urbanístico) se han establecido 5 zonas ambientales
Cartografía de zonificación ambiental
CARTOGRAFIA MULTITEMATICA COMPLEJA
Rasgos hídricos principales y asociadosImagen LANDSAT fccDrenaje, paleo redes de drenaje, acarreos sedimentarios
AREAS INACCESIBLES
Plegamientos litorales y mega formas continentalesImágenes LANDSAT fccRasgos geológicos regionales: plegamientos, calderas, intrusivos
FENOMENOS AREALES
Línea de frontera entre México y GuatemalaImagen LANDSAT de 1988Impacto de los asentamientos rurales en el bosque tropical.
USO DEL SUELO
Historia6
Satélites CORONACartografía y Geodesia
Esquema de operaciónSatélite estratégico CORONA1960
Satélites CORONACartografía y Geodesia
Satélites MeteorológicosInvestigación, Monitoreo y Pronósticos climáticos
Primera imagen por TVSatélite meteorológico TIROS1 de abril de 1960
Satélites para el estudio de la TierraSerie LANDSATInvestigación, cartografía
Escena satelitalSatélite LANDSATBalneario de Camboriú
-
Primera generación de satélites meteorológicos: TIROS, en 1960.
-
Desde 1965 (al 10º
satélite) el programa es asumido por ESSA y se lanzan nueve satélites entre 1966 y 1969.
-
Sigue la serie
NOAA: con el ITOS-1 y los NOAA, hoy :NOAA-16 y 17; en la URSS aparece la serie METEOR.
-
Se desarrollaron los satélites civiles GOES, GOMS y METEOSAT
(sistema de observación meteorológica mundial).
- Aparecieron los programas de observación de la Tierra y de evaluación de Recursos Naturales, el más importante es el LANDSAT
(hoy LANDSAT 7).
-
Aparecen los satélites de muy alta resolución espacial:SPOT
(HRV) con 10 m, IKONOS (1 m) y QUICK BIRD (60 cm).
CRONOLOGIA
Ernesto Guillermo AbrilFacultad de Ciencias Exactas, Físicas y NaturalesCONICET – Facultad de Ciencias Agropecuarias
ES TODO POR AHORA
CREAN – Facultad de Ciencias Agropecuarias: mar/mie/jue 08/11 hs - www.fotomap-geo/MAPI-EGA - unc.posgrado@gmail.com Cuenta comunitaria: issuu.com - Skype: ernesto.abril - Fijo: 03543 – 49 4866 - Móvil: 0351 – 156 979 994 (24 hs)
MAESTRIA EN
ANALISIS Y PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMAGENESUniversidad Nacional de Córdoba
Aplicaciones de Imágenes de Sensores Remotos en Geología, Agronomía e Ingeniería Civil