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E33: Sistemas de Información

Geográfica

Fuentes de datos geográficos


Indice

– Fuentes secundarias: mapas– Fuentes primarias:

• Datos raster de imágenes de satélite• Datos vectoriales de satélites GPS


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Fuentes secundarias de datos

• Datos recogidos por otros• Importados, convertidos de otros

formatos• Digitalizados desde papel:

– escaneo de mapas y planos (ficheros raster)• vectorización opcional

– digitalización manual en mesa• proceso lento y tedioso• potencialmente mejor control de calidad


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Fuentes secundarias de datos (II)

• Es todavía el método más común para la introducción de datos en el SIG

• Problemas con los datos secundarios– Fiabilidad: ¿de quiénes son los datos?– Calidad: ¿cómo han sido recogidos?– Coste: frecuentemente precios de monopolio– Privacidad: ¿cuánto saben de nuestros datos?


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Fuentes primarias de datos

• Datos recogidos por nosotros mismos– O que no han pasado por las manos de

nadie.

• Trabajo de campo, levantamiento topográfico– creación de mapas in situ– normalmente sobre papel

• Los satélites nos ofrecen otra alternativa


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Satélites y datos raster

• Obtención de ficheros raster– Digitalización de material impreso (escáner)– Conversión de ficheros vectoriales

• Algoritmos de conversión al raster Inf. Gráfica

– Teledetección Imágenes de satélite– La adquisición digital en los satélites facilita

la integración entre Teledetección, S.I.G., y Sistemas de procesamiento de imágenes (S.P.I.)


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Conceptos básicos

• Teledetección (percepción remota)– Obtener información “a distancia” – Medición de energía electromagnética

• Sensores: activos y pasivos• Bandas del espectro electromagnético

VisibleUltravioletaRayos

Infrarrojo Ondas TV-Radio

firmas


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Firma o respuesta espectral

• Imágenes pancromáticas--hiperespectrales

• Respuesta de distintos tipos de terreno en las bandas del espectro

• Aplicaciones:– Interpretación de las imágenes– Base de los procesos de clasificación– Creación de mapas raster


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Satélites multi espectrales

• Uso de sensores fotográficos y espectrales• Satélites de observación de la tierra• Guardan el valor del resel (valores 8-bits)• Características:

– Resolución espectral: rango bandas reconocidas– Resolución espacial: tamaño de resel y amplitud– Resolución temporal: frecuencia (revisita)


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Ejemplos de los satélites

• LANDSAT Thematic Mapper (TM). 1974-– Satélite semi-comercial. Proporciona 7

bandas con resolución de 30-50 m. (B, G, R, IRc, 2 IRm, IRt), cubriendo una franja de 185 Km.

– Landsat 7 lanzado hace un año.

• SPOT (francés)– Satélite comercial. Menos bandas, más

resolución espacial: 10 y 20 m.


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Ejemplos de los satélites

• IRS-1C– Satélite semi-comercial del gobierno de la

India– Multiespectral, resolución de 23,5 m. (25m)

• NOAA AVHRR– Satélite “público”, para la climatología,

estudios de vegetación (escala continental)– Resolución espacial de 1,1 Km.


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Procesamiento digital de imágenes

• Aplicación de técnicas informáticas a las imágenes multi espectrales de satélite

• Realce de imágenes:– Ajuste de contraste, composición y filtrado

• Clasificación:– Obtención de categorías (mapa raster)– Supervisada y no supervisada


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Realce de imágenes

• Ajuste de contraste– Interpretación de bandas aisladas. En IDRISI

se implementa mediante HISTO y STRETCH

• Composición– Color natural y composición falsa. En IDRISI

se implementa mediante COMPOSITE

• Filtrado– Filtros de media, mediana, etc.


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Clasificación

• Interpretación asistida por ordenador• Necesidad de realizar visitas de campo• Clasificación supervisada:

– Uso de ejemplos: clases de entrenamiento– Análisis de firmas y caracterización

estadística

• Clasificación no supervisada– Agrupación mediante métodos estadísticos


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Clasificación en IDRISI

• Definición de clases de entrenamiento– Digitalización en pantalla, MAKESIG

• Análisis de firmas– SCATTER, MINDIST, MAXLIKE

• Clasificación no supervisada– CLUSTER


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Satélites de observación: Futuro

• 2000: 10 satélites de alta resolución– 1 metro escalas de gris (foto aérea)– 3 metros multi espectral

• Primero, IKONOS, lanzado (septiembre 99)– vistas disponible vía web

• Cobertura global y 24 horas/día– www.Terraserver.microsoft.com

• 4 terabytes de imágenes.


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Sistemas de Posicionamiento por Satélite

• SPS: GPS, Glonass, GNSS• Repaso de conceptos del GPS• Modos cinemático y diferencial• Aplicaciones GPS• El futuro


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Sistemas de Posicionamiento por Satélite

• También conocido genéricamente por GPS

• Global Positioning System (GPS): EE.UU

• Glonass: Rusia• GNSS-2: Europa

– GPS es el término más conocido y utilizado...


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GPS• Proyecto “Navstar” del Depto Defensa

(EE.UU.), creó el sistema GPS• Constelación de 24 satélites en 6 planos

orbitales a 20.200 Km sobre el geocentro; órbita de 12 horas

• Normalmente hay 4 o más satélites “visibles” desde cualquier lugar

• Emiten señales de su posición por radio y el tiempo de emisión (según un reloj atómico de alta precisión...100 ns)


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GPS (II)

• Receptores GPS– Tamaño de una calculadora– Antena, pantalla, teclado, puertos PC– De 40.000 a varios millones Pta. Según

capacidades, precisión, interfaces– Reciben señales de >4 satélites y calculan

por triangulación la posición x,y,z, t, sobre el datum internacional WGS-84


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GPS (III)

• Receptores– El tamaño de las unidades portátiles

depende de la pantalla, teclado...– Recepción GPS: un chip de 3 cm2

• Recepción: estacionaria o cinemática– Precisión topográfica o para navegación


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GPS (IV)

• Precisión y errores– Errores atmosféricos (difusión) – Errores por la degradación sistemática

(selective availability, SA)– Errores pequeños entre los dos relojes– Errores “multipath” (reflectancia local)– Total: unos 15 metros error por satélite


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GPS: radio de error

Promedio de 100 m


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GPS: radio de error (II)

Promedio de 100 m


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GPS: error oficial

• Un 95% (2 d.e.) de las señales tienen:• 100 metros precisión horizontal (con

SA); 30 metros sin SA• 156 metros vertical• 340 nanosegundos en el tiempo• ...esto, en teoría.


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GPS: mejorando la precisión

• Función “promedio”: calcular una posición media entre centenares de señales: 100 m 50 m

• Métodos GPS diferencial– Uso de receptores móviles y fijos (base)– Mejora la precisión mediante más

triangulaciones, con un punto conocido.– También existen datos para

postprocesamiento....


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Glonass

• Sistema ruso, 1993• Aceptado internacionalmente en 1996• Similares fines que GPS, otra

tecnología, otras frecuencias, otro datum

• 24 satélites en 8 órbitas de 19.100 Km• Mayor precisión a priori, por no incluir

ningúna señal degradante tipo SA


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GPS + Glonass

• Existen receptores duales: los dos sistemas

• Mejora la precisión: más satélites visibles

• Mejora el “problema sombra”, por ejemplo de montañas, entre edificios, etc.


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GNSS-2

• Proyecto de la Agencia Espacial Europea (ESA), para su propia constelación de satélites para la navegación (mercado: 40.000 MegaEuro en 2005)

• Se convierte en proyecto Galileo– 2000-2006– 2.100 millones de Euro !

• www.esa.int/Press/99/press17.html


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Aplicaciones GPS

• Colección in situ de datos geográficos– Permite digitalizar mapas en el campo,

punto por punto– Normalmente por medio de métodos

cinemáticos (desde coche, helicóptero)

• Topografía: rapidez, sencillez, precisión– Medida del monte Everest


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Aplicaciones GPS (II)

• La navegación– En carretera; París-Dakar, etc.– Control de flotas, logística– Barcos de todo tipo– Aviación civil: autonomía del sistema de

torres de navegación• Agricultura de precisión

– Control de tractores, reparto de químicos


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Aplicaciones GPS (III)

• Sistemas móviles !!!– Teléfonos móviles con GPS en el año

2001– PDAs, laptops, cámaras, coches, niños....

• Ingrediente clave en la Computación Ubíquita– Aparatos inteligentes, conectados en red,

y localizados por GPS


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Repaso

• Fuentes primarias más fáciles de controlar

• Satélites de alta resolución para la observación de la tierra

• Creación de mapas raster mediante la clasificación de imágenes

• Satélites “GPS” para la colección de datos vectoriales (puntuales)

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