38632264-Clasificacion-Sensores-Remotos

7/14/2019 38632264-Clasificacion-Sensores-Remotos

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Apuntes de Clases de Teledetección Espacial

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Capítulo III

Clasificación de los Sensores RemotosIng. Alberto Cortez Farfán

3.1. Sistema de clasificación

Existe diversidad de sistemas de clasificación de sensores remotos. Los criteriosempleados, en ningún caso, son excluyentes; esto significa que cualquier sensorestudiado, podrá ser incluido en todos los sistemas de clasificación.

En general, es concordante el sistema de clasificación siguiente:

• Banda del espectro electromagnético utilizada• Fuente emisora de energía• Ubicación espacial de la fuente emisora y receptora de energía• Información registrada• Mecanismos utilizados para captar la información

3.2 Clasificación de sensores en función de la banda espectral

El criterio se basa en establecer el empleo de las bandas espectrales en percepciónremota. Así, los sensores se clasifican en los siguientes grupos:

• Sensores que operan en la banda ultravioleta• Sensores que operan en la banda visible• Sensores que operan en la banda infrarroja• Sensores que operan en la banda de frecuencia extremadamente alta (EHF)• Sensores que operan en la banda de frecuencia super alta (microondas)• Sensores que operan en la banda de frecuencia ultra alta (UHF)• Sensores que operan en la banda de frecuencia muy alta (VHF)• Sensores que operan en la banda de frecuencia baja, media y alta (LF, MF, HF)

3.2.1 Sensores que operan en la banda ultravioleta Esta banda incluye longitudes de onda comprendidas entre 0,004 – 0,400micrómetros (µm). El empleo de esta banda de percepción remota, especialmenteen relación con recursos naturales es limitado. Se divide generalmente en cuatroregiones, de las cuales sólo las dos primeras son empleadas en percepción remota,pues las longitudes de onda de las otras dos, no atraviesan la atmósfera.

• UV Cercano 0,400 – 0,315 µm Percepción Remota• UV Medio 0,315 – 0,280 µm Percepción Remota• UV Lejano 0,280 – 0,010 µm• UV Vacío 0,010 – 0,004 µm

Se denomina ultravioleta fotográfico a la región comprendida entre 0,3 y 0,4micrómetros, ya que esta región es captada por emulsiones fotográficas. Se handesarrollado varios sensores:

• Cámaras fotográficas, y• Barredores óptico-mecánicos

3.2.2 Sensores que operan en la banda visible Esta banda incluye longitudes de onda comprendidas entre 0,400 a 0,700micrometros (µm). Corresponde a la banda del espectro más utilizada en




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percepción remota por ser hasta la fecha la más conocida y estudiada. Se handesarrollado, para esta banda, un gran número de sensores:

• Cámaras fotográficas• Sistemas de televisión

• Barredores óptico-mecánicos, etc.

3.2.3 Sensores que operan en la banda infrarroja

Esta banda incluye longitudes de onda comprendidas entre 0,700 a 14,0 µm. Es labanda del espectro comprendida entre la banda visible y la región de microondas.

Su longitud de onda se extiende de 0,7 micrómetros hasta 1,0 milímetro y engeneral se divide en tres bandas llamadas infrarrojo lejano (o termal), infrarrojomedio e infrarrojo cercano.

• IR Cercano 0,7 – 1,3 µm• IR Medio 1,3 – 3,0 µm• IR Lejano 3,0 – 14,0 µm (IR Termal)

Se han desarrollado, los siguientes sensores:

Infrarrojo Cercano:

• Cámaras fotográfica, y• Barredor óptico-mecánico.

Infrarrojo Medio:

• Barredores óptico-mecánico

Infrarrojo Lejano (o infrarrojo termal):

• Radiómetros

Los radiómetros operan en la banda infrarroja lejana o termal y en la banda demicroondas. Se basa en la propiedad de esta banda, que la emisión de energía esdetectada en forma de calor.

La presencia de nube, lluvia, nieve, bruma, afectan la percepción, por lo que seexige condiciones atmosféricas muy especiales. La utilización del infrarrojo seenmarca dentro de las ventanas atmosféricas previstas para esta región, en elespectro.

3.2.4 Sensores que operan en la banda de frecuencia extremadamente alta (EHF)

Esta banda incluye longitudes de onda comprendidas entre 0,1 a 1,0 cm yfrecuencias correspondientes al rango 30 a 300 GHz. Es una zona de transiciónubicada entre las bandas de radiación infrarroja y de microondas.

En esta zona se produce la absorción de la REM por parte del vapor de agua y deloxígeno, situación que limita su utilidad; sin embargo, se han desarrollado algunossensores que emplean las citadas frecuencias extremadamente alta.

Los sensores que operan en esta banda son:

• Algunos sistemas de radar• Algunos radiómetros




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3.2.5 Sensores que operan en la banda de microondas Esta banda incluye longitudes de onda comprendidas entre 0,3 a 330 cm. Lafrecuencia es super alta.

Por encima de los 13 GHz, la señal electromagnética es fuertemente atenuada porefecto de la absorción y dispersión producida por el vapor de agua, el oxígeno y lalluvia que se encuentran en la atmósfera. Es necesario utilizar las ventanas detransmisión disponibles para 35, 90, 140 y 225 GHz.

Los instrumentos y equipos disponibles para esta banda de frecuencia super altason numerosos y muy avanzados los mismos que operan tanto de día como denoche. Se incluye en este grupo los siguientes sensores remotos:

• Diversos equipos de radar (para detección de objetos o formación de imágenes• Radiómetros, y• Espectrómetros

3.2.6 Sensores que operan en la banda de frecuencia ultra alta (UHF) Esta banda abarca frecuencias comprendidas entre 300 MHz a 33 GHz. La lluvia yvapor de agua existente en la atmósfera, afectan muy poco a esta banda.

Por tal razón, se han desarrollado sensores casi independientes de las condicionesatmosféricas los que además pueden operar tanto de día como de noche. Lossensores más utilizados son los radiómetros.

3.2.7 Sensores que operan en la banda de frecuencia muy alta (VHF)

Esta banda abarca frecuencias comprendidas entre 30 a 300 MHz. La mayor

aplicación de esta banda en percepción remota, se encuentra relacionada con lamedición del espesor de capas de hielo.

Para captar esta característica, el sensor requiere una antena pequeña, fácil detransportar en cualquier avión o vehículo espacial.

3.2.8 Sensores que operan en la banda de frecuencia baja, media y alta (LF, MF, HF)

Esta banda incluye frecuencias comprendidas entre 30 KHz a 30 MHz. Su uso hasido tradicionalmente en el campo de las comunicaciones.

Su empleo en percepción remota para recursos naturales es muy limitado, a pesarde ser muy conocidas sus propiedades de propagación.

3.3. Clasificación de los sensores en función de la fuente emisora deenergía

El sistema de clasificación se basa en establecer si la fuente emisora de energía esnatural como el sol, o si pertenece al sistema mismo del sensor remoto. Teniendoen cuenta este criterio, los sensores se clasifican en dos grupos:

• Sensores pasivos• Sensores activos




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3.3.1 Sensor pasivo Es aquel sensor que registra la energía reflejada o emitida por los objetos de lasuperficie terrestre. La fuente generadora de radiación electromagnética natural,generalmente es el sol. Los sensores diseñados con estas características, son:

• Sensores fotográficos (cámara fotográfica)• Sensores electro-ópticos de barrido mecánico (MSS, TM)• Sensores electro-ópticos de barrido electrónico (HRV)• Sensores de microondas (radiómetro)

3.3.2 Sensor activo Es aquel sensor que posee la fuente de energía, de manera que el mismo emite laenergía electromagnética en dirección al objeto y luego detecta y registra la energíareflejada por tal objeto.

3.4 Clasificación de sensores en función de la ubicación espacial dela fuente emisora y de la fuente receptora de energía

La clasificación se basa en la posición relativa de la fuente emisora de energía y lafuente de recepción de energía. Se distinguen dos grupos de sensores:

• Sensores mono-estáticos, y• Sensores bi-estáticos

3.4.1 Sensor mono-estático Es aquel sensor que posee tanto la fuente de emisión de energía como la fuente de

recepción de energía. Es decir ambas fuentes, de emisión y recepción de energía,ocupan la misma posición espacial. Ej. Sistema de radar.

3.4.2 Sensor bi-estático Es aquel sensor que posee solamente la fuente de recepción de energía. La fuentede emisión de energía (el sol) tiene una posición espacial diferente. Es decir ambasfuentes, de emisión y de recepción de energía, tienen posiciones diferentes. Ej.Cámara fotográfica.

3.5 Clasificación de los sensores en función de la información

registrada Esta clasificación se basa en el tipo de registro de la información. Así, los sensoresse clasifican en:

• Sensores fotográficos, y• Sensores no fotográficos

3.5.1 Sensor fotográfico Es aquel sensor que registra toda la información recibida en emulsión fotosensible(placa negativa). Ej. Cámara fotográfica, cámara multiespectral, etc.




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3.5.2 Sensor no fotográfico Es aquel sensor que la información recibida la proyecta sobre una pantalla, o laregistra en forma gráfica (perfiles) o digital (cinta magnética). Si registra lainformación digitalmente, tiene la ventaja de detectar la energía correspondiente a

una banda muy angosta del espectro.

Así, los sensores que registran la información digitalmente son clasificados comoradiómetro y espectrómetro.

1) Radiómetro Es aquel sensor que detecta la intensidad de energía de una banda muy angostadel espectro y la registra en forma digital

2) Espectrómetro

Es aquel sensor que detecta la intensidad de energía de una banda amplia delespectro y la registra digitalmente.

3.6 Clasificación de los sensores en función de los mecanismosutilizados para captar información

En un sentido muy amplio, y según los mecanismos para captar información, lossensores se clasifican en los siguientes grupos:

• Sensores fotográficos• Sensores electro-ópticos formadores de imagen• Sensores electro-ópticos no formadores de imagen• Sensores de microondas

3.6.1 Sensor fotográfico Es aquel sensor que se encuentra compuesto por cámara y película. En este grupode sensores se concentra los diferentes tipos de cámara y de película. Todos operanbajo el mismo principio. Las cámaras fotográficas utilizadas son:

• Cámara métrica• Cámara panorámica, y• Cámara multibanda

3.6.2 Sensor electro-óptico formador de imagen

Este tipo de sensor, en base a los sistemas utilizados para captar información, esclasificado en tres grandes grupos:

• De formato a cuadro• Barredores estáticos (“pushbroom”) o de arreglo lineal• Barredores mecánicos

1) Sensor de cuadro o formato Es un sensor autosuficiente, porque no necesita movimiento de barrido para captarimágenes de un área.




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El primer sensor de este tipo, fue el sistema de televisión, a partir del cual sedesarrollan los sensores de vidicón. Se emplea pantalla fotosensitiva con un hazelectrónico de barrido, que se coloca en el foco del sistema óptico gran angular. Ej.Un sistema de este tipo fue usado en los programas LANDSAT 1 a 3 (RBV).

2) Barredor estático “pushbroom” o de arreglo lineal Es un sensor que posee movimiento de barrido para captar imágenes de un área.Barre en una dirección por medio de lecturas electrónicas y requiere de un sistemaauxiliar de movimiento o inclinación para barrer en el otro sentido. Para eldesplazamiento sobre áreas relativamente grandes, necesita de una fuente externapara desplazarse en otro sentido. Este tipo de desplazamiento es proporcionado porla plataforma. Ej. Un sistema de este tipo fue usado en los programas SPOT yMAPSAT.

3) Barredor mecánico

Es un sensor que posee movimiento de barrido para captar imágenes de un área.Consta de una amplia variedad de sistema de barrido doble o sencillo. Barre dederecha a izquierda y requiere una fuente externa para desplazarse en otro sentido.Normalmente, esta última forma de movimiento, lo proporciona la plataformaportadora.

Este tipo de barredor, ha sido ampliamente utilizado en estudios de recursosnaturales. Es transportado por plataforma aérea como por plataforma espacial.

3.6.3 Sensor electro-óptico no formador de imagen Este tipo de sensor, no forma imagen a partir de la información captada, sino queproduce curvas, grupos de números o números simples, que identifica la energía

electromagnética recibida. Esta energía recibida es aquella emitida desde, reflejadapor, o transmitida a través de una superficie o región del espacio.

La mayor aplicación de este tipo de sensor se encuentra en la medición de lacantidad óptica tal como el flujo radiante. Aquí se mide la densidad y la radiancia;las mismas que describen la intensidad del campo de radiación o las propiedadesópticas de una superficie o región del espectro.

El sensor electro-óptico no formador de imagen, es el radiómetro. Existenradiómetros específicos para captar información específica. Los instrumentossensores se encuentran agrupados de la siguiente manera:

• Radiómetros de banda amplia infrarroja

• Radiómetros de banda amplia para el rango visible e infrarrojo cercano• Radiómetros medidor de radiación solar directa• Radiómetros termómetro de radiación• Radiómetros multibanda, y• Espectroradiómetros

1) Radiómetro de banda amplia infrarroja Este sensor mide la radiancia total proveniente de un objeto. Requiere de undetector de banda amplia. Se utiliza pilas termoeléctricas o pares termoeléctricoscomo detectores con superficies receptores de color negro.




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2) Radiómetro para el rango visible o infrarrojo cercano Es aquel sensor que mide el flujo radiante originado por la insolación solar. El tipode detector empleado, es el fotomultiplicador, fotocelda o fotodiodo de silicón.

3) Radiómetro medidor de radiación solar directa Este sensor es de dos tipos, el phyrheliómetro y el piranómetro.

a) Phyrheliómetro

Es aquel sensor que proporciona lectura directa del disco solar. Usa pilatermoeléctrica.

b) Piranómetro

Es aquel sensor que proporciona medición global de la radiación solar y del

firmamento, en un plano horizontal. Usa pila termoeléctrica.

4) Radiómetro termómetro de radiación Es el sensor que ha sido calibrado para indicar correctamente la temperatura de loscuerpos negros.

5) Radiómetro multibanda Es aquel sensor implementado de un sistema de procesamiento de una señal ópticay electrónica. Posee varios filtros ópticos que son colocados manualmente paraseleccionar una banda espectral deseada.

6) Espectroradiómetro Es aquel sensor que mide el flujo de energía de bandas muy estrechas. Esta funciónse logra reemplazando los filtros simples por un dispositivo de dispersión quesepara la radiación óptica en sus componentes espectrales. Son muy similares a losradiómetros multibanda.

3.6.4 Sensores de microondas De acuerdo con el modo de operación, son sistemas activos o pasivos.

1) Sistema activo formador de imágenes El más utilizado en Teledetección es el RADAR (Radio Detection and Ranging), queopera según sea el sistema de apertura real o apertura sintética.

a) Radar con sistema de apertura real Cuando la plataforma aérea es un avión se utiliza el radar de apertura real SLAR(Side Looking Airborne Radar) y consiste en un impulso de energía eléctrica emitidaen el intervalo de frecuencias de las microondas y cuya reflexión en el terreno esrecogida nuevamente por una antena situada en el propio avión. El principalinconveniente es su baja resolución espacial.




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b) radar con sistema de apertura sintética SAR (antena sintética) Cuando la plataforma espacial es un satélite se utiliza el radar de apertura sintéticaSAR (Synthetic Aperture Radar); llamado así poruqe el propio vehículo deobservación sintetiza en su desplazamiento (basado en el efecto Doppler) una

antena de dimensiones muy superiores a las reales, introduciendo mejoresresoluciones espaciales para una misma cobertura. Todos los radares empleadosactualmente a bordo de satélites son de apertura sintética, llegando a resolucionesespaciales inferiores a 20 metros.

2) Sistema pasivo no formador de imágenes Es el sensor que ha sido clasificado como:

• Dispersómetro, y• Radiómetro de microondas

a) Dispersómetro

Es el sensor diseñado para medir la dispersión o propiedades reflexivas de lassuperficies. Un radar dispersómetro mide la reflexión y dispersión de las ondasgeneradas por el mismo.

b) Radiómetro de microondas Es aquel sensor que mide la intensidad de la radiación en la región de lasmicroondas. El radiómetro de microondas transportado en satélite se aplicapreferentemente en meteorología y oceanografía por su baja resolución espacial.

SIGLAS UTILIZADAS

HRV High Resolution VisibleAlta Resolución Visible

LANDSAT Land SatelliteSatélite para la Tierra; Satélite Terrestre

MSS Multispectral ScannerBarredor Multiespectral

PUSHBROOM Barredor EstáticoBarredor no oscilante

RADAR Radio Detection and RangingDetección y Ordenamiento de Ondas de Radio

RBV Return Bean Vidicon (camera)Haz de Vidicón de Retorno (cámara)

REM Radiación electromagnética

SAR Synthetic Aperture RadarRadar de Apertura Sintética

SLAR Side Looking Airborne Radar

Radar de Visión Lateral Aerotransportado




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SPOT Sisteme Probatoire d’Observation de la TerreSistema de Observación de la Tierra

TM Thermatic MapperMapeador Temático

GHz Giga HertzMHz Mega HertzKHz Kilo Hertz

EHF Extremely High Frequency (Frecuencia ExtremadamenteAlta)UHF Ultra High Frequency (Frecuencia Ultra Alta)VHF Very High Frequency (Frecuencia Muy Alta)HF High Frequency (Frecuencia Alta)MF Middle Frequency (Frecuencia Media)LF Low Frequency (Frecuencia Baja)

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