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PROCESAMIENTO DE IMÁGENES SATELITALES

SENCICO

CHICLAYO

IMÁGENES SATELITALES TECNICAS, APLICACIONES Y PROYECTOS DOCENTE:

ING. ESTRADA CHUNGA RUBEN ELI.

2019 INTEGRANTES: SALAZAR CORONEL DANTE FERRE TORRES JHONATAN . SALAZAR CORONEL DANTE

11/09/2019 CHICLAYO

TOPOGRAFIA Y GEODESIA

AVANCES Y DIVERSAS TECNICAS DE APLICACIÓN DE LAS IMÁGENES SATELITALES

Se entiende por plataforma los satélites (LANDSAT, METEOSAT, NOAA, SPOT) o aviones que transportan los aparatos necesarios para captar, almacenar y transmitir imágenes a distancia (sensores). Un sensor es el aparato que reúne la tecnología necesaria para captar imágenes a distancia y que es transportado en una plataforma. Puede captar información para diferentes regiones del espectro y cada una de estas regiones se denomina canal o banda. Landsat: The Multiespectral Scanner Los dos primeros Landsat soportaban dos sistemas de sensor. El RBV (Return Beam Vidicon) que consiste de 3 cámaras que usan filtros de color para proveer bandas multiespectrales centradas en azul-verde, amarillo-rojo, y rojo IR. El otro instrumento es el MSS (Multi-Spectral Scanner), utiliza un espejo de “scan” oscilante que se desplaza en un ángulo de +- 2.89 grados. La luz reflejada recogida por este “scan” pasa a través

de

un

tren

óptico

donde

es

particionada en 4 filtros que producen las bandas espectrales. Luego la luz de cada filtro alcanza su conjunto de 6 detectores electrónicos que subdividen el “scan” en 6 líneas paralelas, cada una equivalente a un ancho de suelo de 79 m. Landsat: The Thematic Mapper Es un sensor de imagen multiespectral más sofisticado, llamado Thematic Mapper (TM). Se agregó a los Landsat 4, 5 y 6. Tiene una semejanza en los modos operacionales al MSS, el TM consiste de 7 bandas las cuales le da una mejor resolución. Naval Earth Map Observer (NEMO) A finales del año 2001 se lanzó el primer satélite que produce imágenes hiperespectrales. El NEMO (Naval Earth Map

Observer) es capaz de proveer imágenes hiperespectrales y pancromáticas. Los sistemas de sensado remoto pueden ser categorizados de acuerdo a diferentes criterios: 

Cobertura/ resolución espacial y radio de repetición



Rango espectral



Tecnología del sensor

IKONOS es un satélite comercial de teledetección originalmente de la compañía

Geoeye,

hoy

parte

de DigitalGlobe. Fue el primero en recoger imágenes con disponibilidad pública de alta resolución con un rango entre 1 y 4 metros de resolución espacial. En concreto, dispone de una resolución de 1 metro en pancromático y de 4 metros imágenes

en

multiespectral. del

satélite

Las

IKONOS

empezaron a ponerse a la venta el primero de enero de 2000. La empresa norteamericana Space Imaging es la propietaria del satélite. ICEYE: satélites que pueden ver de noche y a través de las nubes Este gran avance tecnológico lo ha conseguido la empresa finlandesa ICEYE, que actualmente está creando una constelación de satélites para crear imágenes sintéticas de la tierra en lo que supone la primera captura de imágenes con menos de un metro de precisión usando un satélite pequeño.

La compañía fue fundada en 2015 y ha recopilado en los últimos años unos 65 millones de dólares de financiación. Gracias a ello, ahora mismo tienen desplegados tres de los cinco satélites que van a formar la constelación final a partir de 2020 para tomar estas fotos precisas. Los satélites tienen un tamaño frigorífico

equivalen pequeño

al

de y

un

están

orbitando la Tierra en órbita baja El primer satélite fue lanzado en enero de 2018 a bordo del Polar Satélite Launch Vehicle de la India. Desde entonces han lanzado los otros dos satélites, y esperan lanzar otros dos a finales de año. A partir de ahí, el objetivo es lanzar un servicio comercial, y el alcance de ese tipo de servicios no para de crecer, además de llegar a tener 18 satélites en total durante los próximos 2 años. ¿Cómo han conseguido una precisión inferior a un metro? La clave está en el tipo de cámara. La mayoría de satélites que hacen fotos desde el espacio utilizan instrumentos ópticos como las cámaras que usamos nosotros. Sin embargo, ICEYE utiliza una tecnología de radar de apertura sintética. La parte de «sintética» es debido al hecho de que una pequeña antena moviéndose alrededor de una gran distancia puede imitar la resolución de una antena más grande. Básicamente, estamos ante un radar que utiliza el movimiento de esa antena y lo combina con el tiempo que el satélite está sobrevolando un objetivo, tomando imágenes multidimensionales de la superficie incluso a través de nubes o de día y de noche. El resultado final son imágenes muy parecidas a las que se obtienen a un radar convencional, y parecidas a unas gafas de visión

nocturna. A simple vista pueden ser difíciles de interpretar, pero sabiendo dónde mirar pueden ofrecer información muy valiosa. Al poder usarse de noche o a través de nubes, este tipo de satélites pueden monitorizar cualquier tipo de situación o catástrofe con extrema precisión. Por ejemplo, a principios de año monitorizaron la rotura de la presa de Brumadinho en Brasil que causó la muerte de 248 personas. A pesar de estar nublado el cielo, pudieron registrar hacia dónde se dirigía el lodo y el barro que arrastró la rotura.

Imágenes vectoriales Basadas en relaciones geométricas de vectores, polígonos, curvas. Permiten usar las medidas que se requieran sin perder calidad; dichas relaciones geométricas pueden modificárselos ordenadores comunes no pueden devolver imágenes de estos vectores Se requiere de programas vectoriales como Adobe Illustrator o Freehand para su uso.

Mapa de bits. Establecen una distribución de puntos de color o pixeles a manera de mapa; tienen un tamaño determinado. Cualquier ordenador con software básico pude leer estos archivos y devolver en la pantalla una imagen. Tienen un tamaño determinado y al sobrepasarlo se pierde la calidad (pixeleo). Para las fotografías, gráficos, infografías. De sencillo manejo. JPEG. Joint Photographics Experts Group. El formato más común de mapa de bits.

Puede comprimirse y se puede elegir entre una gran variedad de calidades. Se pierde calidad cada vez que la imagen se edita y guarda en JPEG. Es el formato indicado para utilizar en internet y es también el más habitual para impresión. TIFF. Tagged Image File Format. Es también un formato muy habitual, sobre todo a nivel profesional. 

No pierde calidad al ser editado y guardado.



Es un formato más pesado que el JEPEG.



Indicado para impresiones de calidad, como revistas, periódicos y carteles, porque no pierde calidad.



BMP. Windows Bitmap. Es el formato propio del programa Paint.



Buena calidad de las imágenes.



Ocupa mucho espacio en disco.



No es muy útil para internet; es menos popular que el TIFF.



GIF. Graphics Interchange Format. Se creó para internet y sigue usándose.



Admite animación sin requerir software adicional y transparencias.



Sólo soporta 256 colores y no admite la edición por canales RGB o CMYK.



Se

recomienda

para

imágenes

con

poco

colorido,

que

tengan

transparencias o movimiento. 

PNG. Portable Network Graphics. Surgió para suplir carencias del GIF.



Utiliza modo de color por canales, admite transparencias y tiene mayor calidad que el GIF al tener más colores.



Los archivos pesan el doble que los GIF.



Útil para siluetas, transparencias e imágenes con textos, que no perderán calidad, como ocurre con el JPEG.

INTERPRETACIÓN DE IMÁGENES DE SATÉLITE PARA LA ACTUALIZACIÓN DE LA BASE DE DATOS DEL PROYECTO “QHAPAQ ÑAN”

Vista satelital del área de distribución del camino inca entre Huamanín y Ayash (departamento Ancash, provincia de Huari, distrito de San Marcos)

La revisión y actualización de la base de datos del Proyecto Qhapaq Ñan tiene como objetivo elaborar el diagnóstico del estado de la información de campo y de la conservación de los caminos y sitios arqueológicos asociados. Una de las actividades que viene desarrollando el Área de Identificación, Registro e Investigación del Proyecto Qhapaq Ñan, es la actualización de la información obtenida durante los reconocimientos arqueológicos de las campañas de campo 2003, 2004 y 2008, que contienen información gráfica de los tramos de caminos y sitios arqueológicos asociados a la red vial inca. Para desarrollar esta actividad se cuenta con el apoyo de arqueólogos especializados en el reconocimiento e identificación de caminos y sitios arqueológicos in situ, así como Ingenieros geógrafos especializados en Sistemas de Información Geográfica (SIG), dado que el uso de tecnologías SIG en arqueología ha contribuido de manera muy importante en la recopilación, sistematización y análisis de la información levantada en los trabajos de prospección arqueológica.

Así, la actualización de la base de datos del Proyecto Qhapaq Ñan utilizando imágenes de satélite ha permitido monitorear el estado actual de los caminos y sitios asociados identificados, lo que, en algunos casos, permite constatar el deterioro y destrucción total o parcial de éstos como producto del desarrollo de actividades propias del desarrollo rural y urbano. Google Earth es el software más utilizado para la interpretación de imágenes de satélite,

ya

que

cuenta

con

la

más

amplia

cobertura

de

imágenes

georreferenciadas del territorio peruano en alta resolución, las mismas que se actualizan periódicamente. Utilizando estas imágenes se digitalizan los tramos de camino y se ubican los sitios arqueológicos para su posterior registro en la base de datos del proyecto y verificación en campo. Esta actualización de la base de datos permite contar con un sistema de información adicional al catastro arqueológico nacional, útil para la toma de decisiones en proyectos de investigación, conservación, puesta en valor, etcétera.

El empleo de imágenes de satélite de alta resolución actualizadas permite identificar posibles rutas para futuros trabajos de reconocimiento e investigación arqueológica. El uso de la teledetección para elaborar y planificar trabajos de prospección e investigación arqueológica no es nuevo y ha tenido un desarrollo imparable a partir de mediados de siglo XX. Se basa en el principio de que “aquello que de cerca se ve aislado, de lejos ofrece su conjunto y se configura, pues los vestigios aislados son casi imperceptibles pero reunidos por la distancia ofrecen su silueta real” (Ramos Fernández 1981:20). Si bien es cierto, el empleo de la fotografía aérea permitía obtener vistas más detalladas de la evidencia arqueológica a nivel micro espacial (áreas especificas), actualmente se complementa con el empleo de imágenes de satélite que permiten ver a nivel macro determinadas zonas y lugares que se desean explorar; lo que ha hecho que esta sea una herramienta útil para realizar planificaciones de trabajos de reconocimiento en gabinete de manera más sencilla y no por ello menos detallada y científica, además de que la prospección arqueológica se hace más fiable y productiva. Aunque debemos acotar que ningún medio virtual podrá reemplazar al reconocimiento arqueológico de superficie in situ. Asimismo, la utilización de las imágenes de satélite apoya- y en muchos casos facilitan- el uso y manejo de información levantada en el terreno. El empleo de imágenes de satélite del Google Earth está permitiendo elaborar propuestas en base a las características geográficas, a la ausencia o presencia de sitios de clara planificación Inca asociados a una amplia red de caminos secundarios prehispánicos (transversales o paralelos) que deberán ser reconocidos en corto plazo. Estas actividades están permitiendo, también, la alimentación de información de los catastros arqueológicos, pues se están identificando y georreferenciando nuevos sitios arqueológicos que pasaban desapercibidos por diversos motivos, como poca o nula accesibilidad debido a las actuales problemas sociales o también ocasionados por lo inaccesible de ciertas áreas.

Conclusiones: En los últimos años, el crecimiento de las actividades industriales, agrícolas y tecnológicas han permitido observar mejoras en la economía del país, sin embargo, muchas de las actividades que hoy son consideradas como las principales fuentes de esta mejora están ligadas con acciones que destruyen y deterioran el Patrimonio Cultural. Debido a ello, la actualización de información del Programa Qhapaq Ñan es vital pues permitirá a corto plazo proponer nuevas acciones de identificación, registro, delimitación, investigación, conservación y puesta en valor, sumando a ello la verificación del estado de conservación de los tramos y sitios arqueológicos identificados. El uso de las imágenes de satélite permite identificar la distribución parcial de caminos y sitios arqueológicos, a fin de planificar futuros reconocimientos encampo de zonas donde todavía no se ha prospectado (o se han prospectado con menor intensidad).

COMO INICIAR UN PROYECTO USANDO IMAGENES SATELITALES: EL ESTUDIO DE VIABILIDAD Muchas veces, potenciales clientes nos han consultado acerca de cuáles son los procedimientos para iniciar un proyecto utilizando la percepción remota satelital como herramienta de análisis. Obviamente, estos procedimientos suelen variar de acuerdo al área temática en la cual esta tecnología se pretende aplicar. No obstante, nuestra experiencia en el área agrícola nos permite ofrecerles un bosquejo de cómo podría iniciarse un estudio utilizando imágenes satelitales en el monitoreo de cultivos de período corto (zafral). El ejemplo en cuestión se refiere al cultivo de soja. El primer paso de cualquier proyecto es el estudio de viabilidad. Dicho de otro modo, nos formulamos la siguiente pregunta: ¿es posible obtener resultados satisfactorios mediante la utilización y análisis de imágenes satelitales para el problema concreto que nuestro cliente nos plantea? Propondremos como ejemplo un supuesto planteo de estudio de viabilidad para un cliente que desea estudiar el desarrollo del cultivo de soja mediante la utilización de imágenes satelitales. ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL MONITOREO SATELITAL DE CULTIVOS DE SOJA 1) Área de estudio Por tratarse de la primera etapa del proyecto, enfocada fundamentalmente a verificar la aplicabilidad de metodologías que ya hemos aplicado en otras áreas, propondremos

seleccionar

un

área

cubierta

por

sólo

dos

imágenes

multitemporales Landsat: dos imágenes Landsat captadas durante el período de zafra de soja, pero separadas suficientemente en el tiempo a efectos de permitir detectar cambios. Estas imágenes estarán centradas en el área de interés del cliente, pero intentando abarcar la mayor área de influencia posible.

2) Metodología Durante estudios previos realizados en otras áreas de desarrollo agrícola, hemos ensayado

diversos

procedimientos

matemáticos

de

imágenes

satelitales

(componentes principales, índices de vegetación, desmezclado de pixeles, clasificadores estadísticos, interpretación de la detección de cambios, etc.) Durante estos años hemos seleccionado aquellos procedimientos que nos dieron mejores resultados y su eficiencia la pondremos a prueba en el área de estudio seleccionada para el cultivo de soja. Para esto utilizaremos softwares altamente especializados como el ENVI y el MULTISPEC. 3) Imágenes satelitales Utilizaremos preferentemente imágenes de satélites americanos Landsat 5 y Landsat 7. La resolución de estos satélites es de 30m x pixel, lo cual no es ideal para parcelas muy chicas. No obstante, dadas las superficies promedio de los cultivos de soja (normalmente altas y muy altas), consideramos que esta resolución de 30m es más que satisfactoria a los efectos de nuestro estudio. La gran ventaja que nos ofrecen estos satélites es su alta multiplicidad espectral, 6 bandas que cubren un rango que va desde el azul hasta el infrarrojo. El período de revisita de cada satélite es de 16 días, con lo que, entre los dos satélites se dispone de cuatro oportunidades mensuales de captar imágenes. Esto aumenta las posibilidades de lograr imágenes relativamente libres de nubes en el período crítico. En nuestros primeros estudios utilizamos secuencias de 3 o 4 imágenes tomadas a lo largo del desarrollo del cultivo. La experiencia nos ha ido indicando que con una sola imagen de buena calidad y sin interferencia de nubes adquirida en un período crítico (al llegar promedialmente los cultivos del área en estudio a su máximo de desarrollo) puede ser suficiente, con la consiguiente reducción de costos.

En el caso de del presente proyecto, y por tratarse de la primera aproximación a una nueva área y a un nuevo cultivo, la soja, consideramos adquirir por lo menos dos imágenes en dos fechas diferentes, una de ellas correspondiente al período crítico antes mencionado y la otra de una fecha anterior. Esto nos ayudará a detectar eventuales interferencias con otros cultivos simultáneos a la soja. 4) Apoyo agronómico Uno de los aspectos fundamentales a contemplar en un proyecto de esta naturaleza, especialmente en su fase inicial, es contar con un eficiente apoyo del equipo de tierra que suministre una fluida información que facilite la correlación entre los datos de las imágenes satelitales y la "verdad terrestre". Este apoyo se manifiesta en los siguientes aspectos: a) Selección de cultivos de referencia Se seleccionan unos 20/25 cultivos de referencia para los que se cumplan lo más aproximadamente posible las siguientes condiciones: - Ser de forma lo más regular posible, por ejemplo, polígonos de bordes bien delimitados y no colindantes con otros cultivos de soja. - Deben estar ubicados en un radio no mayor a 50km del centro preestablecido para el estudio - Sembrados en una fecha promedio (+/- 15 días) representativa de la fecha de siembra para la región de estudio. - Su ubicación se determinará mediante GPS (por ej., coordenadas centrales del cultivo) - Se establecerá una notación sencilla para los cultivos de referencia, por ejemplo, C1, C2, C3, etc.

b) Seguimiento de los cultivos de referencia - Se efectuará un registro fotográfico 1) al mes de sembrado y 2) cuando el cultivo alcance su pleno desarrollo. - Cuando su estado de desarrollo lo permita se efectuará una estimación "a ojo" del rendimiento. - Se anotará la fecha de inicio de la siembra e inicio de la cosecha, y la variedad plantada. - Al final de la zafra se registrará el rendimiento real de campo. - Se anotará cualquier factor anormal que pueda influir en el rendimiento del cultivo. c) Interferencia de otros cultivos Al acceder por primera vez al estudio de una nueva área es importante investigar si otros cultivos que coexisten con el de la soja pueden constituir una interferencia, es decir, es necesario verificar si los sensores satelitales pueden confundir dichos cultivos con el de la soja. En consecuencia, deberá establecerse que cultivos coexisten con el de la soja a fin de efectuar las correspondientes verificaciones.