• Author / Uploaded
• leonardbeltran

Citation preview

QUÉ ES UNA IMAGEN SATELITAL?

Los humanos tomamos conocimiento del mundo exterior detectando y midiendo los cambios que los objetos imponen a los campos que los envuelven, según sean éstos electromagnéticos, acústicos, gravimétricos o magnéticos: bastará poseer el sensor adecuado para cada caso. Desde un punto de vista práctico, más acorde a nuestros fines, podemos restringir la generalidad de este concepto limitándonos a utilizar el término “percepción remota” o “teledetección” en conexión con técnicas electromagnéticas de adquisición de información. Si bien éste fue y sigue siendo el sensor utilizado en muchas aplicaciones cotidianas de la percepción remota, ya desde el siglo XIX comenzó a ser sustituido por un mecanismo que lo imitaba ofreciendo algunas ventajas como el del registro permanente de las observaciones: la cámara fotográfica. Esta fue montada en plataformas tan dispares como palomas y globos aerostáticos en un principio, luego en aviones y en épocas más recientes en las primeras plataformas orbitales. El vertiginoso desarrollo de estas últimas, acompañadas por los avances tecnológicos paralelos llevaron a la situación actual en que innumerables plataformas orbitan la Tierra observándola con sofisticados sensores como escáneres multiespectrales, sensores térmicos infrarrojos, sistemas de radar y laser, etc.

La imagen satelital es una fotografía tomada por un satélite artificial, que muestra la geografía de un territorio específico, ya sea una ciudad, un país o un cuerpo celeste, o también algún espectro determinado de ondas electromagnéticas, lo que se usa en la meteorología para determinar los fenómenos de tiempo significativos, una imagen satelital es el producto obtenido por un sensor instalado a bordo de de un satélite artificial mediante la captación de la radiación electromagnética emitida o reflejada por un cuerpo celeste, producto que posteriormente se transmite a estaciones terrenas para su visualización, procesamiento y análisis. La primera imagen satelital fue tomada por Estados Unidos el 18 de agosto de 1960 por el satélite espía Discoverer 14. La foto fue tomada a la base aérea de Mys Schmitda al este de Rusia. En la actualidad las imágenes satelitales son extraídas por sensores más complejos como LANDSAT, GOES, GIS, entre otros. Estas fotografías tienen distintas características entre ellas, varía en los colores, resolución, algunos utilizan la elevación mediante un radar específico, etc. Las imágenes satelitales tienen variados usos; se aplican para la agricultura, geología, ecología, educación, guerra, etc. La calidad de la fotografía tomada depende del instrumento utilizado y altitud de donde fue extraída, esto es especialmente para las fotografías de cuerpos celestes. Las imágenes satelitales muchas veces las complementan con fotografías aéreas cuya resolución es más alta, pero se encarece por cada metro cuadrado que aparezca en la imagen. Las imágenes satelitales presentan algunas desventajas en su aplicación; para fotografías muy extensas (que casi todas tienen estas características) el procesamiento de la imagen resulta muy largo, y por lo tanto toma mucho tiempo en que se lleve a cabo. Otra desventaja es la dependencia que tiene la foto frente a la calidad del satélite usado y las condiciones meteorológicas que haya en el minuto de tomar la fotografía pueden afectar considerablemente al trabajo final. Hoy en día podemos observar un ejemplo notable de lo que es una imagen satelital a través de los servicios de Google Maps, en donde podemos explorar todo el globo terrestre según las coordenadas geográficas; las fotografías del terreno que podemos observar en estos servicios, son tomadas por satélites de manera separada y luego unidas usando tecnología especializada - mediante sistemas de información geográfica GIS, los datos son empalmados y asociados a coordenadas, lo que como resultado da una integración perfecta de fotografías y planos de calles en los lugares donde está habilitado el sistema.

Existen diferentes tipos de imágenes satelitales, dependiendo del tipo de sensor y e la finalidad de captación con la que fue construido. Desde las primeras cámaras fotográficas montadas en satélites en la década de los '60 hasta los más sofisticados y sensibles sensores hiperespectrales del día de hoy, existe una muy amplia gama de tipos de imágenes satelitales que hoy se utilizan en las más diversas áreas, dependiendo de su resolución espacial así como de la información espectral que poseen; desde el espionaje militar, el monitoreo del cambio climático, monitoreo de incendios e inundaciones, seguimiento de huracanes y tifones, evaluaciones multiespectrales de vegetación, y hasta las que hoy tanto nos deslumbran al "poder ver el techo de nuestra casa" con el ya célebre "google earth" (por nombrar las de más pública notoriedad). ¿QUÉ ES PERCEPCIÓN REMOTA? Es la ciencia y arte de obtener información de un objeto, área o fenómeno a través del análisis de los datos adquiridos mediante algún dispositivo que no está en contacto físico con el objeto, área o fenómeno investigados.

Imagen LANDSAT sobrepuesta a un modelo digital de elevación que muestra el relieve del volcán de Colima y zonas aledañas.

La percepción remota o teledetección involucra varios elementos: Fuente de energía o iluminación que provea energía electromagnética al objeto de interés. Atmósfera, ya que la energía interactúa con este elemento al viajar del sensor al objeto y viceversa. Objetos, dependiendo de sus propiedades es la interacción o respuesta a la energía recibida y reflejada.

Sensor remoto, que recoge y graba la radiación electromagnética reflejada o emitida por el objeto y la atmósfera. Este instrumento se monta en una plataforma llamada satélite. Transmisión, recepción y procesamiento. La energía grabada por el sensor se transmite a una estación receptora, en donde los datos se procesan y son convertidos a imágenes digitales. Interpretación y análisis, consiste en interpretar la imagen para extraer la información de los objetos captados. Usuario final que le da una aplicación a la información extraída de las imágenes para un mejor conocimiento de los objetos de interés.

¿QUÉ ES UNA IMAGEN DE SATÉLITE?

Es una representación visual de los datos reflejados por la superficie que captura un sensor montado en un satélite artificial. Los datos son una estación terrena en donde se procesan y se convierten en enriqueciendo nuestro conocimiento de las características de la diferentes escalas espaciales.

de la tierra enviados a imágenes, Tierra en

Las imágenes en formato ráster se componen de una matriz regular o rejilla de celdas. A cada una de ellas se le conoce como píxel y se le asigna un valor digital, que corresponde a la reflectividad recogida por el sensor. Los satélites que observan la Tierra obtienen información diversa de: Los recursos naturales El clima y los fenómenos meteorológicos Los océanos El crecimiento urbano La agricultura, ganadería, pesca y forestaría El catastro Los desastres naturales, y La seguridad nacional, entre otros temas Clasificación Satélites de teledetección más comunes: Satélites de recursos naturales (Landsat y SPOT) Meteorológicos (GOES, NOAA, Seawifs y MODIS) Satélites de alta resolución (Ikonos, Quickbird, Geoeye, WorldView)

Equipos radar (ERS, Envisat y Radarsat

Imagen animada del satélite GOES12 que muestra el vapor de agua presente en la atmósfera el 14 de septiembre de 2010. Fuente CICESE, La Paz, B.C.S.

Imagen de la constelación de los satélites RapidEye. Autor: Rmatt. Fuente: Wikipedia

Sensores

Son dispositivos instalados en las plataformas de los satélites destinados a captar la energía electromagnética, reflejada o emitida, por los objetos de la superficie terrestre observados. Existen 2 tipos de sensores, según el tipo de energía detectada:

Educación del gobierno de España

Imagen animada de un sensor pasivo y activo. Autor: Centro Canadiense de Teledetección (CCRS)

Aquéllos que registran datos utilizando una fuente externa, por ejemplo el sol. Activos Requieren de una fuente interna de energía que dispara una señal hacia la superficie terrestre. La fracción de radiación que regresa es medida y proporciona información de los objetos observados. Son sensores activos microondas, radar y láser.

¿POR QUÉ UTILIZAR IMÁGENES SATELITALES? Cabe preguntarse qué ventajas tiene el utilizar imágenes de satélite cuando existen muchas otras fuentes de datos geográficos, como Fotografías aéreas, estudios sobre el terreno y mapas sobre papel. Para la mayoría de las aplicaciones, la respuesta más sencilla es que las Imágenes de satélite son más rápidas, mejores y más baratas. La imagen del satélite es con frecuencia el medio más práctico para adquirir Información geográfica aprovechable.

DIGITAL Casi todas las imágenes procedentes de satélite se adquieren digitalmente. Esto significa que no hay necesidad de efectuar conversiones de datos, escaneos o digitalizaciones. Con una preparación mínima, las imágenes quedan listas para ser cargadas directamente y utilizadas inmediatamente con su sistema SIG, de tratamiento de imágenes o sistema informático de cartografía. Dada su naturaleza digital, las imágenes satelitales se procesan, manipulan y realzan para extraer de ellas sutiles detalles e informaciones que otras fuentes no detectarían. RÁPIDO En lo que tarda un equipo topográfico en descargar su material o un piloto en realizar las comprobaciones previas al vuelo, un satélite de teledetección levanta el mapa de un vasto bosque o el de una ciudad entera. Además, dado que los satélites se encuentran en orbitas estables, raramente tardan más de una semana en adquirir imágenes de la zona que le interesa. ECONÓMICO Para zonas extensas, las imágenes de satélite resultan normalmente más económicas que la fotografía aérea o las campanas topográficas sobre el terreno. GLOBAL Los satélites no están limitados por fronteras políticas ni geográficas. Los satélites comerciales de teledetección se hallan en orbitas polares que los permiten

sobrevolar todas las zonas del planeta. Un satélite de teledetección obtendrá una imagen de la zona que le interesa, independientemente de que este en la cima de una montaña o en medio del océano. ACTUALIZADO En el mundo actual, en rápida mutación, necesitamos información actualizada para tomar decisiones críticas para nuestros proyectos. Cuando se imprimen, los mapas ya tienen meses o años. Sin embargo, puede disponer de una imagen de satélite un par de días después de su toma. De hecho, el mapa más actualizado que se puede tener es una imagen. SINÓPTICO Los satélites de teledetección captan, en una sola imagen, detalles de la cubierta del suelo, carreteras e infraestructuras principales que se extienden por cientos o incluso miles de kilometres cuadrados. PRECISO La cámara no miente y tampoco lo hace un sensor de satélite. Dado que una imagen de satélite en bruto, sin procesar, se crea sin intervención humana, la información que contiene es una representación precisa, objetiva e imparcial de los objetos y detalles de la superficie terrestre. FLEXIBLE El tratamiento y la extracción de información de las imágenes de satélite pueden ser tan complicados o sencillos como se desee. No hace falta ser un científico espacial para observar imágenes de satélite e identificar una casa y un río crecido por la lluvia en sus proximidades, comprendiendo la relación entre ambos. De igual modo, se pueden sacar datos más complejos y aprender a combinar las imágenes con miles de datos geográficos distinos con capacitación en el manejo de los programas informáticos de aplicaciones geográficas y procesamiento de imágenes.

ELEGIR IMÁGENES A PARTIR DEL SENSOR ADECUADO Aplicaciones Pancromáticas • Localizan, identifican y miden accidentes superficiales y objetos, principalmente por su apariencia física, es decir, forma, tamaño, color y orientación. • Identifican y cartografían con precisión la situación de los elementos generados por la acción del hombre, como edificios, carreteras, veredas, casas, equipamientos de servicios públicos, infraestructura urbana, aeropuertos y vehículos.

• Actualizan las características físicas de los mapas existentes. • Trazan los límites entre tierra y agua. • Identifican y cuantifican el crecimiento y desarrollo urbano. • Permiten generar modelos digitales de elevación de gran exactitud. • Catalogan el uso del suelo.

Aplicaciones Multiespectrales • Distinguen las rocas superficiales y el suelo por su composición y consolidación. • Delimitan los terrenos pantanosos. • Estiman la profundidad del agua en zonas litorales. • Catalogan la cubierta terrestre.

Aplicaciones de Radar de Apertura Sintética • Captan imágenes en zonas frecuentemente cubiertas por nubes, nieblas o inmersas en constante oscuridad. • Localizan iceberg y hielo marino; cartografían otros estados de la superficie oceánica, como corrientes, olas, y poluciones petrolíferas. • Cartografían aspectos del terreno muy sutiles, como tallas y pliegues. • Permiten detectar y cartografiar cambios en la superficie terrestre debidos por ejemplo al crecimiento de la vegetación, a variaciones de la humedad del suelo, actividades agrícolas o forestales (e.g. labranza, deforestación), o incluso debidos a movimientos sísmicos (e.g. fallas, temblores, etc.). Aplicaciones Aerofotogrametrías • Cartografían rasgos superficiales inferiores a un metro cuadrado. • Cartografían zonas inferiores a 1000 kilómetros cuadrados. • Cartografiado de precisión cronométrica para observar inmediatamente catástrofes naturales.

APLICACIONES EN DISTINTAS LONGITUDES DE ONDA AZUL VISIBLE: Cartografía de aguas someras. Diferenciación de suelo y vegetación. VERDE VISIBLE: Diferenciación de la vegetación por su salud. ROJO VISIBLE: Diferenciación de la vegetación por especies. INFRARROJO CERCANO: Cartografía de la vegetación Cartografía vigor/salud de la vegetación Diferenciación de la vegetación por especies.

del

INFRARROJO MEDIO: Diferenciación de los tipos de rocas por composición. Detección de humedad en la vegetación y suelo Cartografía de la estructura geológica Trazado de límites tierra/agua.

IMAGENES SATELITALES DE RADAR Las imágenes de radar son capturadas por sistemas satelitales activos, es decir el satélite emite un haz de energía y captura la porción de ésta que es reflejada. Por sus características éstas imágenes son insensibles a las variaciones atmosféricas, no se ven afectadas por la falta de iluminación solar y capturan información de la superficie incluso con presencia de nubes. La resolución espacial de las imágenes de radar es variable y su rango de captura no se mide en longitudes de onda del espectro electromagnético sino en bandas de frecuencias.

IMAGEN DE RADAR: Las manchas sobre la provincia nos muestran la intensidad de las nubes, pero, sin tener en cuenta los ecos fijos (montaña) de radar a la izquierda de la imagen. Estos valores están expresados en DBZ, usando como guía los colores y su respectivo valor de la escala a la derecha de la imagen. Los contornos con lineado de color azul marcan las áreas cultivadas en la zona Norte, Centro (Valle de Uco) y Sur de la pcia. de Mendoza. La hora en la parte superior está expresada en UTC (UNIVERSAL TIME CORDINATED) lo que indica que para trasladar el horario a la hora local debemos restarle 3 hs.

Esta visualización representa una vista general y simplificada de la imagen satelital, producida con el objeto de permitir una evaluación general de la misma y de presentar de forma aproximada la ubicación espacial de la imagen en el territorio colombiano. Los límites administrativos mostrados aquí pertenecen a la cartografía básica de SIMCI y la desviación entre estos y la posición de la imagen obedece a que la imagen documentada esta en formato original y sin ningún tipo de procesamiento.

RADAR METEOROLÓGICO Un radar meteorológico, es un tipo de radar usado en meteorología para localizar precipitaciones, calcular sus trayectorias y estimar sus tipos (lluvia, nieve, granizo, etc.). Además, los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y su potencial de trayectoria y de daño. Finalmente, los ecos de precipitaciones y de atmósfera clara del radar meteo permiten estimar la dirección y velocidad del viento en las zonas bajas de la atmósfera. El "radar meteo" suele usarse junto con detectores de rayos, para ubicar la actividad mayor de una tormenta.

Estas dos imágenes muestran que pueden mejorarse, en limpieza, los datos de radar. La salida a izq. está hecha con los retornos brutos y es difícil de señalar las condiciones meteorológicas. Mientras usualmente nubes de lluvia y de nieve se mueven, uno puede usar las velocidades Doppler para eliminar buena parte de la confusión (ecos de suelo, reflejos de construcciones, propagaciones anómalas, etc.) La imagen a la derecha muestra ya filtrada usando las propiedades en modo técnico complejo. La "línea del tiempo" es otro punto a mejorar. Tardando 5-10 min para un escaneado completo, muchas cosas pueden perderse sobre el desarrollo de una tormenta. Se testean radares de fase en el Laboratorio Nacional de Tormentas Severas en Norman, Oklahoma, para acelerar la adquisición de datos

Una imagen de radar es la relación de la energía de microondas transmitida a la Tierra con la energía reflejada directamente de regreso al sensor. Esta energía reflejada se llama retro dispersión y depende de la topografía local, la rugosidad y las propiedades dieléctricas que están directamente afectadas por los niveles de humedad.

Por tratarse de imágenes mono banda es posible visualizarlas únicamente en blanco y negro.

Las imágenes de radar proporcionan información valiosa a una amplia comunidad de usuarios. La geología, la agricultura y el mapeo de la cobertura del terreno son sólo algunas de las aplicaciones que se benefician con esta tecnología. Aunque no hay dos unidades de terreno iguales, existen algunas reglas generales para la interpretación de una imagen de radar. El agua es usualmente oscura debido a que su reflejo especular retorna una señal débil al satélite. Por el contrario, las zonas urbanas son siempre muy brillantes gracias a los reflejos sobre extensas superficies verticales. La información comprendida entre estos extremos se corresponderá con distintos matices de gris. Interpretando los distintos tonos , texturas y patrones sobre la imagen, es posible obtener información relacionada con la estructura geológica y litológica de la zona.

Ingeniería civil en geografía

La Ingeniería Civil en Geografía es una rama de la ingeniería civil que estudia las variables territoriales y ambientales en las distintas etapas de los proyectos ingenieriles o de investigación. Nació como una respuesta ante las necesidades actuales y futuras que imponen las actividades humanas y productivas sobre el territorio, dando solución a los impactos ambientales, económicos y sociales que éstas generan, apuntando con ello a un desarrollo equilibrado. El Ingeniero Civil en Geografía es un profesional capaz de aplicar los conocimientos de las matemáticas, ciencias naturales y ambientales, ciencias de la ingeniería, ciencias sociales y las metodologías de diagnóstico, planificación, diseño e implementación de sistemas territoriales que involucran bienes, información, recursos naturales y humanos en su dimensión espacial, para satisfacer cabalmente las necesidades de la sociedad y el mejoramiento de la calidad de vida, considerando las exigencias medio ambientales, económicas, tecnológicas, sociales y de calidad. Asimismo, el Ingeniero Civil en Geografía utiliza los conocimientos de las ciencias económicas, ciencias de administración, monitoreo y gestión, obtenidos por el estudio y la experiencia, en forma creativa y metódica a la supervisión, control y optimización de variables y procesos ambientales y territoriales. Actualmente la carrera es impartida en el Departamento de Ingeniería Geográfica, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Santiago de Chile, siendo ésta la única institución que la imparte en dicho país, pero teniendo referentes en Sudamérica, Europa y Norteamérica.

ROL DEL INGENIERO CIVIL EN GEOGRAFÍA Entre las principales competencias de quienes ejercen la ingeniería civil en geografía se pueden mencionar las siguientes: Participar en estudios de impacto ambiental de proyectos de ingeniería. Desarrollar métodos y técnicas de evaluación de impacto ambiental. Interrelacionar variables ambientales, económicas y sociales, a través de modelos matemáticos. Desarrollar y optimizar el uso de tecnologías automatizadas aplicadas al conocimiento y planificación del territorio. Desarrollar planes de manejo y monitoreo ambiental. Realizar la evaluación económico-ambiental de proyectos, aplicando técnicas de valoración económica. Gestionar (planificar, ejecutar y controlar) desde una perspectiva ambiental los proyectos de ingeniería. Localizar actividades económicas y residenciales en función de criterios ambientales, económicos y sociales. Ordenamiento del territorio en función de las capacidades de acogida o de carga de actividades específicas. Racionalización de sistemas de transporte y de distribución. Modelamiento de sistemas urbanos y regionales. Determinar áreas de mercado de actividades secundarias y de servicios. Integrar información territorial en sistemas inteligentes con propósitos de gestión territorial. Modela miento de la dispersión de contaminantes, creando nuevos modelos de dispersión de contaminantes en agua, aire y suelo, orientados a la gestión publica y a los procesos de certificación privados. Geomática: desarrollo de aplicaciones en plataformas SIG para apoyar distintos tipos de análisis y tomas de decisión, a través de procesamiento de imágenes satelitales, posicionamiento en tiempo real, georreferenciación, etc.

De esta forma, los poco más de 200 titulados de la carrera que existían hasta junio del 2010 se han desarrollado profesionalmente en dos líneas principales: La Gestión Socioeconómica del territorio y la Gestión Ambiental del territorio. La Gestión Socioeconómica del territorio implica la conceptualización, análisis y manejo del sistema de actividades productivas, abordando problemas de distribución, localización, uso de recursos, bajo un enfoque de optimización multiobjetivo. Además se aboca al análisis y diseño de soluciones tendientes a resolver problemas de concentración de población, educación, salud, empleo y pobreza, bajo enfoques teóricos de globalización, desigualdades territoriales, segregaciones y falta de acceso a oportunidades, que se relacionan con el desarrollo sustentable. La Gestión Ambiental del territorio se orienta a la búsqueda y diseño de soluciones a niveles macro y meso, a través de la modelación y simulación de sistemas ambientales con el fin de evaluar políticas y estrategias de desarrollo sustentable. De esta forma se implementan los elementos tales como el ordenamiento territorial ambiental a nivel comunal o regional, las diferentes alternativas de usos de suelo y sus interacciones, la evaluación ambiental de políticas sectoriales (energía, vivienda, infraestructura, etc.), y las evaluaciones de localización y ambiental de proyectos específicos.

.

INTRODUCCIÓN |