Clase 4
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Córdoba - Argentina Octubre de 2011 MAESTRIA EN ANALISIS Y PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMAGENES Universidad Nacional de Córdoba Aplicaciones de Imágenes de Sensores Remotos en Geología, Agronomía e Ingeniería Civil Ernesto Guillermo Abril UNC - Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales CONICET – Facultad de Ciencias Agropecuarias RESUMENES DE CLASE 4 Semana
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Clases de la Maestría en Análisis y Procesamiento de Imágenes. Asignatura: Aplicaciones en Geología, Agronomía e Ingeniería Civil
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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
RESUMENESDECLASE4
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
Interacción de la energía con las cosas. La fotografía y el color.Sistemas de proyección
Interacción de la energía con los objetos11
INTERACCION CON LOS OBJETOS DE LA SUPERFICIE TERRESTRE
Es lo que permite la identificación de los objetos. Interesa la reflectividad de los objetos en las diferentes longitudes de onda.
Cada tipo de material (suelo, vegetación, agua, etc.) refleja la radiación de forma diferente, lo cual permite distinguirlo
de los demás e identificarlo.
Esto es posible cuando se mide la radiación reflejada
y el porcentaje de reflectividad
de un objeto se conoce como su firma espectral.
En el caso de la radiación visible, las diferencias de reflexión para las diferentes longitudes de onda se traduce en los colores.
► Un objeto es verde si refleja mayoritariamente la radiación solar en esta zona del espectro.
0,40 0,44 0,48 0,52 0,56 0,60 0,64 0,68 μ
ESPECTRO DE ABSORCION DE LA CLOROFILA
AGUA. Respuesta espectral del agua
El agua clara tiene excelentes propiedades de transmisión en el visible y de absorción en el infrarrojo.
Tiene un pico de reflectancia en el verde que se reduce hasta que en el infrarrojo no reflecta (clave para distinguir entre tierra y agua).
Hay tres componentes de la reflectancia de un cuerpo de agua:
-La superficie-La columna de agua-El fondo
Un fondo arenoso y claro: mayor reflectancia Un fondo orgánico, oscuro: menor reflectancia
SUPERFICIE
COLUMNA DE AGUA
FONDO
AGUA. Respuesta espectral del agua
La profundidad de penetración en el agua depende de la longitud de onda:
En el agua clara, la profundidad de penetración es de
10 m entre 0.5 y 0.6 10 cm en 0.8 -
1.1
0 m
2,5
5,0
7,5
10,0
A mayor profundidad entonces, menor reflectancia.
SUPERFICIE
FONDO
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 μ
COLUMNA DE AGUA
AGUA. Respuesta espectral del agua
Cuando es agua turbia, la respuesta espectral va a depender del componente de la turbidez.
Si se trata de fitoplancton, aparece un aumento en el verde y una disminución en la región del azul (esto ha dado pie al desarrollo de ecuaciones empíricas).
Si se trata de sedimentos inorgánicos, la reflectividad aumenta, especialmente en la región del rojo.
SUPERFICIE
FONDO
COLUMNADE AGUA
FITOPLANCTON
SEDIM INORGANICOS + ROJO+ VERDE
AGUA. Respuesta espectral de la nieve y de las nubes
La reflectividad en la nieve es completamente diferente a la del agua, es alta en todas las longitudes de onda,
especialmente en el caso de la nieve fresca.
Es posible confundir nieve con nubes altas (que están formadas por partículas de hielo). La diferencia es que la reflectividad de la nieve llega a cero en longitudes de onda superiores a 1,4 μ
mientras que la de las nubes sigue siendo alta.
VEGETACION. Respuesta espectral de la vegetación
La vegetación sana tiene una reflectividad baja en el visible aunque
con un pico en la región del verde debido a la clorofila.
La reflectividad es muy alta en el infrarrojo cercano, debido a la escasa absorción de energía de las plantas en esta región.
En el infrarrojo medio hay una disminución en las longitudes de onda en las que el agua de la planta absorbe la energía.
AZL VER ROJ IRC IRM IRL
SANA
SANA
SANA
SANA SANA
Muy alta
Alta
Baja
0,40 0,44 0,48 0,52 0,56 0,60 0,64 0,68 μ
ESPECTRO DE ABSORCION DE LA CLOROFILA
VEGETACION. Respuesta espectral de la vegetación
VEGETACION. Respuesta espectral de la vegetación
VEGETACION. Respuesta espectral de la vegetación
Durante el otoño, las hojas pierden los cloroplastos (órganos que contienen la clorofila), al cesar la actividad fotosintética. La clorofila deja de ser el pigmento principal y las plantas adquieren un color pardo amarillento, debido al predominio de los carotenos y otros pigmentos.
Estos contrastes se debilitan en el caso de la vegetación enferma. Disminuye la reflectividad en el infrarrojo
y aumenta la reflectividad en el rojo y en el azul.
La reflectividad de la vegetación depende del contenido de agua de la planta. Cuando aumenta el contenido de agua, disminuye la reflectividad, ya que aumenta la absorción de radiación.
AZL VER ROJ IRC IRM IRL
SANA
SANAOTOÑO
SANA
ENFERMASANA SANA
ENFERMA
Muy alta
Alta
Baja
VEGETACION. Respuesta espectral de la vegetación
La cantidad de energía en el infrarrojo cercano es demasiado baja para ser aprovechada por la vegetación. Sólo se absorbe un 5%, el 40% se transmite y el 55% se refleja.
Pero la energía transmitida llegará
a otra hoja situada por debajo, por lo que el 55% (de aquel 40%)
se volverá a reflejar. Este proceso se repite
en diferentes capas, de modo que se incrementa el porcentaje total de energía reflejada.
El envejecimiento de la planta conlleva también una reducción en la reflectividad en el infrarrojo.
Las variaciones en la estructura interna de las hojas
son la causa principal de que los patrones de respuesta espectral sean diferentes de unas especies a otras.
En la región del infrarrojo medio, el agua presente en los tejidos vegetales absorbe la radiación en diversas longitudes de onda hasta alcanzar α
= 0,9 μ
y
afecta las longitudes de onda vecinas a aquellas en las que se produce máxima absorción. En general, cuanto menor sea el contenido de agua de una planta, mayor será
su reflectividad
en el infrarrojo medio.
SUELO. Respuesta espectral del suelo
En los suelos, la transmisión es nula. Toda la energía se absorbe o refleja. La reflectividad es relativamente baja en todas las bandas, pero aumenta en el infrarrojo.
Hay una dependencia entre reflectividad y contenido de agua. En las regiones en las que el agua absorbe energía, cuanto mayor es el contenido de agua, mas disminuye la reflectividad.
SUELO. Respuesta espectral del suelo
También afecta la respuesta espectral del suelo la textura: mayor reflectividad cuanto más sea el tamaño medio de las partículas. Los suelos arenosos tienen mayor reflectividad que los arcillosos.
Pero la textura afecta el contenido de humedad, por lo cual hay confusión en este aspecto en las imágenes de satélite.
Los minerales de la arcilla
tienen una caída en reflectividad en torno a los 2.2 μ, y esto no ocurre en las arenas.
El contenido en materia orgánica
afecta la reflectividad: cuanto más MO y cuanto menos descompuesta se encuentre, menos reflectivo será
el suelo. La composición química y mineralógica
influye en la respuesta espectral: el contenido en óxidos de hierro incrementa la reflectividad en el rojo.
Se comprueba que el suelo desnudo de una misma imagen sigue ciertas pautas. La más estudiada resulta en la conocida como línea del suelo.
LINEA DE SUELO
Se comprueba que el suelo desnudo de una misma imagen sigue ciertas pautas. La más estudiada resulta en la conocida como línea del suelo.
SUELO. Respuesta espectral del suelo
La fotografía, el color12
PELICULA
LENTE
PELICULA SENSIBLELENTE
SUPERFICIE A IMPRESIONAR
CAMARA
OPERADOR
PLATAFORMA
Campo de visión
Película fotográfica
La película fotográfica es el material destinado a registrar la imagen reproducida por el objetivo en el plano focal de la cámara. La película está
compuesta por dos partes bien diferenciadas :
Emulsión
La emulsión fotográfica consta de cristales de compuestos sensibles a la luz, distribuidos en un medio en una capa homogénea.En las emulsiones convencionales los cristales sensibles a la luz son haluros de plata (bromuro, yodo y cloro). Estas emulsiones son sensibles a la radiación
ultravioleta y a las longitudes más cortas del color azul. Por medio de sensibilizadores espectrales, puede extenderse su rango hacia mayores longitudes de onda. Para mantener los cristales en suspensión se emplea una gelatina.
Base
La base es el material empleado como soporte para la emulsión fotográfica. Puede ser de vidrio o flexible.
Emulsiones Pancromáticas
La sensibilidad espectral de las emulsiones pancromáticas se extiende desde el azul hasta el rojo
. Son las películas empleadas en aero-fotografía.
El rango extendido de sensibilidad de estas emulsiones hace que sus contrastes sean similares a los que observa la visión humana, pero en niveles de gris.
Una característica de este tipo de emulsiones es su resolución. La resolución puede variar entre 60 y 120 líneas por milímetro (según el contraste del terreno).
Estas características permiten observar, en las aero-fotografías, detalles del terreno que se encuentran en el orden de los 10 cm, para escalas 1:10.000.
Películas para fotografía en color
La película en color posee tres capas de emulsiones
sensibles a cada una de las tres longitudes de onda de los componentes de la luz blanca: azul, verde y rojo.
-
La capa sensible al azul es una emulsión normal, la capa sensible al verde es una emulsión ortocromática y la capa sensible al rojo es una emulsión pancromática. Después de la primera capa, se coloca un filtro amarillo, que evita que la luz azul pase hacia las otras dos capas de la emulsión (sensibles a esta luz). -
La emulsión intermedia, sensible al verde, solo permite que la atraviese luz roja. -
La componente roja de la luz impresiona entonces la emulsión ubicada en la tercera capa.
La fotografía en color funciona según el principio de la síntesis sustractiva, es decir, le quita longitudes de onda a la luz blanca.
La resolución de estas películas es mucho menor que la de las pancromáticas: Posee unas 30 a 60 líneas por milímetro, es decir, se traduce en la posibilidad de visualización de rasgos del orden de los 40 cm en el terreno, en escala 1:10.000.
El Color
El color es una percepción visual que genera en el cerebro un código, al decodificar las señales nerviosas que le envían los foto-receptores de la retina del ojo.
Estos interpretan y distinguen las distintas longitudes de onda de la luz que captan de la parte de energía visible del espectro electromagnético.
El color se puede resumir
en tres longitudes de onda: ROJO VERDE AZUL.
El resumen propuesto es válido por cuanto empleando los datos de estas tres longitudes de onda, se pueden reproducir todos los colores del espectro visible.
Este proceso de reconstrucción de los colores del espectro a partir de las tres longitudes de onda fundamentales se denomina síntesis aditiva, y consiste en sumar las longitudes de onda para obtener un color.
Existen los llamados colores complementarios: CYAN MAGENTA AMARILLO.Cuando se suman los colores complementarios a los colores primarios, serecurre a la que se denomina síntesis sustractiva, que consiste en quitar parte de su energía a la luz blanca para obtener un color .
El Color
Resumido el color en tres longitudes de onda: ROJO VERDE AZUL. El proceso de reconstrucción de los colores del espectro a partir de las tres longitudes de onda fundamentales se denomina síntesis aditiva, y consiste en sumar las longitudes de onda para obtener un color.
Existen también los colores complementarios: CYAN MAGENTA AMARILLO.Cuando se suman los colores complementarios a los colores primarios, se recurre a la que se denomina síntesis sustractiva, empleando filtros, y que consiste en quitar parte de su energía a la luz blanca para obtener un color .
COLORES BASICOSAZULVERDEROJO
COLORES COMPLEMENTARIOSAMARILLOMAGENTA
CIAN
El Color
ABSORCION TOTALNEGRO(Ausencia de colores)
REFLEXION TOTALBLANCO
(Todos los colores)
El Color
ABSORCION PARCIALCOLOR COMPLEMENTARIO(Onda sustraída)
REFLEXION PARCIALCOLOR BASICO(Onda reflejada)
Síntesis aditiva, consiste en sumar las longitudes de onda para obtener un color.
Síntesis sustractiva, consiste en quitar longitudes de onda para obtener un color .
ESPECTRO VISIBLE ESPECTRO REFLEJADO
EL VERDE DE LA VEGETACION
LA DESCOMPOSICION DEL COLOR
El Color
LA DESCOMPOSICION DEL COLOR
El Color
LA DESCOMPOSICION DEL COLOR
El Color
SEPARAR = ANALIZAR
0.520.60
0.630.69
0.760.90 1.55 1.75 2.08 2.35 10.400.45
Resolución espectral
VISIBLE
0.520.60
0.630.69
0.760.90 1.55 1.75 2.08 2.35 10.400.45
Resolución espectral
VISIBLE
NO VISIBLE
El Color
LAS COMPOSICIONES COLOR
El Color
Composición de imagen con los canales 3,2,1,
RGB 321
RGB 453
El Color
El Color
Sistemas de proyección13
Geo-posicionamiento
Por posicionamiento, se entiende la determinación de la posición de los objetos en el espacio
La posición puede definirse según:
1 En relación a un sistema de coordenadas arbitrario, generalmente bidimensional (plano) o tridimensional (espacio ppd).
2 En relación a un punto de referencia convencional que es adoptado como origen o referencia básica de un sistema de coordenadas.
El geo-posicionamiento se refiere a la ubicación de los objetos en la Tierra
IMAGEN NO GEOREFERENCIADA IMAGEN GEOREFERENCIADA
Imagen alineada con las coordenadas Pixeles alineados con las coordenadas
TRANSFORMACION PROYECTIVA
Sistemas de coordenadas.
Para la determinación de la posición del punto se utilizan los denominadossistemas de coordenadas, los cuales estandarizan la forma de realizar lasmediciones desde la referencia al punto.
Los sistemas de coordenadas constituyen un concepto fundamental asociado a los datos espaciales, debido a su importancia para determinar la posición de puntos en topografía, fotogrametría, sig
o gps.
Según la forma de ubicar un punto en el espacio, estos sistemas se pueden clasificar en:
Coordenadas rectangularesCoordenadas curvilíneasCoordenadas polares
Proyecciones EquivalentesMantienen constante la escala en la proyección, por lo que la proporcionalidad de las áreas se mantiene.Se usan extensamente en mapas temáticos que muestren distribución defenómenos relacionados con población, agricultura, ecosistemas etc.
Proyecciones EquidistantesPreservan la escala lineal, por lo que las distancias se conservan.
Proyecciones ConformesLa característica de estas proyecciones es que conservan los ángulos alrededor de los puntos proyectados, aunque las formas son distorsionadas.
Proyecciones AzimutalesRepresentan correctamente direcciones alrededor de un punto.
TIPOS DE PROYECCIONES
PROYECCIONES: Tipos de elipsoide
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
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MAESTRIA EN
ANALISIS Y PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMAGENESUniversidad Nacional de Córdoba
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