Percepción Remota y Gestión del Territorio

Es una técnica que permite adquirir imágenes de la superficie terrestre desde sensores instalados en plataformas espaciales. La interpretación de la información contenida en estas imágenes, requieren de conocimientos específicos, los cuales son necesarios para comprender la información capturada por el sensor. Por tal motivo, este documento presenta conceptos básicos necesarios para el correcto entendimiento de dicha técnica.

OBJETIVOS Y COMPONENTES DEL SISTEMA DE TELEDETECCIÓN

Esta técnica no esta en contacto directo con el objeto, requiere que entre el sensor y el objeto haya un flujo de información, el cual es conocido como radiación electromagnética la cual puede ser emitida por el objeto o proceder de otro cuerpo y haber sido reflejada por este. Todos los cuerpos u objetos (seres vivos, planetas u objetos inanimados) emiten radiación electromagnética. La cantidad y tipo de radiación que emiten depende básicamente de su temperatura. El mayor emisor de esta radiación en el sistema solar es el Sol, y la radiación que refleja la Tierra y los objetos situados en ella es la que se utiliza comúnmente en Teledetección. Otro tipo de emisión puede provenir del mismo sensor, el cual incorpora en su sistema un rayo emisor de radiación.

 Este sencillo ejemplo sirve para introducir los tres principales elementos de cualquier sistema de teledetección: sensor (el ojo), objeto (árbol) y el flujo energético que permite poner a ambos en relación. En el caso del ojo, ese flujo procede del objeto por reflexión de la luz solar. Podría también tratarse de un tipo de energía emitida por el propio objeto, o incluso por el sensor.
Un sistema de teledetección esta compuesto por los siguientes elementos: 

1. Fuente de Energía: 
Es el emisor de la radiación electromagnética que llegara a la superficie terrestre y que posteriormente será detectada por el sensor. Puede ser el sol (como fuente natural) o el mismo sensor (como fuente artificial).

2. Cubierta Terrestre: 
Formada por distintas masas de vegetación, suelo, agua o infraestructura. Esta recibe la radiación electromagnética proveniente de la fuente de energía y la refleja o emite de acuerdo a sus características físicas. 

3. Sistema Sensor: 
Constituido por el sensor mismo y la plataforma que lo sustenta. El sistema tiene como función captar la energía emitida por la cubierta terrestre, codificarla y grabarla o enviarla directamente al sistema de recepción. 

4. Sistema de recepción y comercialización: 
Este sistema recibe la información transmitida por la plataforma y la guarda en un formato especifico y apropiado. Posterior a las correcciones necesarias, se distribuye a los interesados. 

5. Intérprete o Analista: 
Es la persona encargada de clasificar y analizar la información contenida en la imagen para generar información temática.

6. Usuario Final: 
Es quien finalmente recibirá y utilizará la información ya procesada por el analista para fines específicos.

PRINCIPIOS DE RADIACIÓN 

La radiación se produce como resultado de oscilaciones en los campos eléctrico y magnético en las inmediaciones de los objetos. La radiación electromagnética se clasifica en regiones debido a que las longitudes de onda dentro de esas regiones presentan cierta homogeneidad en determinados aspectos.

 En la Figura se muestran los rangos aproximados de cada región del espectro. Para la región del visible la radiación solar tiene más importancia que la terrestre y para la región del infrarrojo es más importante la radiación terrestre debido a que ésta se basa en el calor presente en los objetos.El avance tecnológico de esta época nos ha permitido tener un mayor conocimiento y entendimiento de los procesos que se presentan en el planeta y su interacción con los habitantes.

SENSORES Y SATÉLITES ESPACIALES 

Los sensores son instrumentos susceptibles de detectar la señal electromagnética (Radiación reflejada o emitida) que les llega de la tierra y convertirla en una magnitud física que puede ser tratada y grabada. Los sensores pueden convertir la señal electromagnética en un formato análogo (fotografía) o digital (imagen). Para llevar a cabo la observación del terreno, los sensores son instalados en plataformas, fijas o móviles: grúas, cometas, globos, aviones, cohetes o satélites. Los sensores se pueden clasificar dependiendo del origen de la señal captada en:

Los Sensores Pasivos
Se basan en la detección de las características reflectantes del sistema observado (objeto), es decir el sensor cumple la función de registrar la radiación emitida por el sistema observado o la radiación solar reflejada. Ejemplos de este tipo de sensor son las cámaras fotográficas, los radiómetros, los sistemas de video. 

Los sensores Activos
Son aquellos en los que el sensor cumple una doble función ya que actúa activamente produciendo una señal (onda electromagnética) de características conocidas que posteriormente registrara después de interactuar con el sistema observado. La información obtenida procede de la comparación entre la señal emitida y la señal reflejada. El sensor activo mas conocido es el radar, bastante utilizado en aplicaciones militares, así como en el control del trafico aéreo. El radar, trabaja en la región de las micro-ondas. Por otra parte, está el sensor activo Lidar, el cual opera con luz polarizada (laser) en el espectro óptico. Una ventaja de los sensores pasivos es que trabajan en todo el rango espectral y los activos solo trabajan en la región de las micro-ondas.

RESOLUCIÓN DE UN SENSOR

La resolución de un sensor es su habilidad para registrar información en detalle de las distintas cubiertas. Resolución Espacial 
Es el mínimo detalle espacial (píxel) que registra un sensor. Depende del sistema óptico del sensor y de la altitud de la plataforma 

Resolución Espectral
Indica el número y anchura de bandas espectrales que puede discriminar el sensor. Entre mayor sea esta resolución se tendrá información del comportamiento de una misma cobertura en diferentes bandas espectrales. Esta resolución facilita la caracterización espectral de las diferentes cubiertas y entre más estrechas sean estas bandas más coherente es la información capturada. Bandas muy anchas suponen registrar un valor promedio, que puede encubrir la diferenciación espectral entre cubiertas de interés

Resolución Radiométrica

Capacidad para detectar variaciones en la radiancia espectral que recibe, indicada por los niveles de gris recogidos. Cuanto mayor sea la precisión radiométrica mejor será la interpretación. Aunque la resolución radiométrica define el máximo número de niveles digitales detectables por un sensor, normalmente una imagen real no los contiene todos y además, no suele haber máximos y mínimos simultáneamente. En estos casos se pueden aplicar técnicas de tratamiento de imágenes para mejorar su apariencia visual, pero nunca la resolución radiométrica propia del sensor. La dispersión y absorción que provoca la atmósfera en la radiación que alcanza el sensor reducen el número de ND en las imágenes, especialmente en las longitudes de onda más cortas. A efectos visuales esto se traduciría en una pérdida de contraste. Existen procedimientos que permiten obtener medidasde reflectancia relativas a los objetos de la superficie eliminando o reduciendo el efecto de la atmósfera (abajo- imagen de Satellite Imaging Corporation).

Resolución Temporal

Es la frecuencia de cobertura que proporciona el sensor. La cadencia temporal de los sistemas espaciales varía de acuerdo a los objetivos fijados.
Normalmente los satélites meteorológicos tienen una frecuencia diaria (NOAA) o incluso menor (METEOSAT), mientras que la de los satélites de recursos naturales (tipo LANDSAT) es de 16 a 18 días. Sin embargo, muchos satélites actuales tienen la capacidad de reorientar el sensor , lo que les permite aumentar su frecuencia de revisita para una zona determinada, muy importante en el seguimiento de desastres naturales o para detectar procesos que tienen poca perdurabilidad en el tiempo.

ÓRBITA

Se denomina órbita a la trayectoria seguida por un satélite alrededor de la Tierra. Ésta depende de las características y objetivos de los sensores que van a bordo del satélite. En general, las órbitas quedan definidas por la altitud, orientación y rotación con respecto a la Tierra.

Satélites Geoestacionarios

• Orbitan a gran altitud(~35,800 km).
• Período orbital igual a la velocidad rotacional de la Tierra
• Continuamente observan la misma área de la Tierra. 
• Muy alta resolución temporal (minutos u horas). 
• Generalmente se emplean para monitorear condiciones meteorológicas y el desarrollo de tormentas fuertes, incluyendo huracanes, tornados e inundaciones.

Satélites de Órbita Polar

• Orbitan a baja altitud(~700-800 km). 
• Su órbita cruza los Polos Norte y Sur.
• La Tierra gira mientras orbita el satélite de manera que el satélite observa un área nueva cada vez que pasa.
• Los satélites de órbita polar observan la misma área de la Tierra una vez por día(o con menor frecuencia).
• Baja resolución temporal. 
• ¡Cobertura global! 
• Se emplean para estudiar múltiples parámetros, incluyendo la calidad del aire, el uso del suelo, la calidad del agua, y la vegetación. 

Satélites meteorológicos como el METEOSAT tienen este tipo de órbitas.Sin embargo, la mayor parte de los satélites de teledetección se diseñan para seguir una órbita de norte a sur, la cual, en conjunción con la rotación de la Tierra (de oeste a este), les permite cubrir la mayor parte de la superficie terrestre durante un cierto periodo de tiempo.

IMAGENES DE TELEDETECCIÓN

El tipo de producto más común que suministran los satélites de teledetección es una imagen digital tipo raster, donde cada píxel tiene asignado uno o varios valores numéricos (niveles digitales) que hacen referencia a la energía media recibida dentro de una determinada banda espectral. Teniendo esto en cuenta, se pueden adquirir los siguientes tipos de imágenes:

Imagen Multiespectral (MS).

Es la que captura datos de imágenes dentro de rangos de longitud de onda específicos a través del espectro electromagnético. Las longitudes de onda pueden estar separadas por filtros o mediante el uso de instrumentos sensibles a longitudes de onda particulares, incluida la luz de frecuencias más allá del rango de luz visible, como infrarrojo y ultravioleta. La obtención de imágenes espectrales puede permitir la extracción de información adicional que el ojo humano no captura con sus receptores rojo, verde y azul.
El satélite IKONOS proporciona una imagen multiespectral con 4 bandas, que cubren las regiones espectrales correspondientes al azul, verde, rojo e infrarrojo próximo. Cuanto mayor sea el número de bandas que proporciona el sensor, mayor será la capacidad de análisis de los elementos presentes en la imagen. Algunos satélites experimentales incorporan sensores que permiten obtener imágenes Hiperespectrales.

Imagen pancromática (PAN).

Dispone de una sola banda espectral que abarca comúnmente gran parte del visible y comienzo del infrarrojo, obteniendo como resultado una imagen que habitualmente se representa en una escala de grises (imagen en blanco y negro). Como contrapartida, tienen la ventaja de poseer mayor resolución espacial que las multiespectrales que proporciona el mismo satélite. Es por ello que son muy interesantes para la detección de pequeños elementos de la superficie terrestre que no son distinguibles en la imagen multiespectral. En aquellos satélites donde existe la posibilidad de obtener imágenes multiespectrales y pancromáticas de forma simultánea es habitual la opción de suministrar, bajo pedido, ambas imágenes en lo que se conoce como opción Bundle

Imagen Fusionada (PS).

Este tipo de imagen se obtiene mediante la fusión de una imagen multiespectral con una pancromática. Consiste en asignar a cada píxel de la imagen pancromática los valores procedentes de un algoritmo que combina la imagen pancromática con la multiespectral. El resultado final es una imagen multiespectral con la resolución espacial de la pancromática. El inconveniente de este tipo de imágenes es que se modifica la información espectral original captada por los sensores a través de los algoritmos usados, por lo que se suelen utilizar únicamente como herramientas de interpretación visual y no para análisis espectral. Esta fusión se encuentra dentro de la oferta de los distribuidores oficiales de los satélites capaces de obtener una imagen multiespectral y pancromática.

Imagen Estéreo

En realidad se refiere a dos imágenes de una misma zona tomadas con ángulos de visión distintos. Muchos satélites tienen la capacidad de reorientar el sensor, lo que les permite tomar, en una o en sucesivas pasadas, este tipo de imágenes. Se suelen emplear para generar modelos de elevación del terreno.


PARATROS BASICOS PARA LA ADQUISICION DE IMAGENES SATELITALES

Los parámetros básicos para la adquisición de una imagen de satélite vendrá determinado generalmente por la resolución espacial y espectral que requiera nuestro estudio (también depederá del presupuestos disponible). El pedido de la imagen se realizará a través de alguna suministradora (tipo - Airbus -Defense and Space) para lo cual habrá de definirse algunos/todos los parámetros que se citan a continuación:

1. Zona de Estudio. Generalmente un polígono georreferenciado en formato *.shp o similar (teniendo en cuenta el tamaño mínimo que nos suministre el sensor).
2. Ventana de Adquisición. Marco temporal en el que la imagen será adquirida (a grosso modo).
3. Prioridad de Pedido. Interesante en zonas con alta demanda de imágenes por parte de otros usuarios que pueden entrar en competencia con nosotros (supone sobrecoste).
4. Porcentaje de nubes. Normalmente los suministradores ofertan el precio de las capturas con un porcentaje máximo de nubes del 10-20% (según el satélite de que se trate). Reducción + pasta.
5. Angulo Máximo de adquisición de toma de la imagen con respecto a la vertical del satélite. Imagen con ángulo oblicuo excesivo supone menor resolución espacial y precisión de localización. Esta opción es definible según que casos.
6. Resolución Radiométrica. Un valor alto de la misma significa mas precisión en la información espectral (imágenes de gran tamaño y difícil manipulación en ocasiones).
7. Nivel de procesado. Hace referencia a las correcciones de tipo radiométrico, geométrico y de georreferenciación que puede aplicarse por parte de la distribuidora.

APLICACIONES DE LOS SISTEMAS DE TELEDETECCION

Meteorología
Su principal aplicación se centra en el análisis de masas nubosas y su evolución, la modelización climática a diferentes escalas y la predicción de desastres naturales de origen climático.

Agricultura 
 La aplicabilidad de la teledetección en este campo es la discriminación de tipos de vegetación, tipos de cultivos, tipos de maderas, entre otros, la determinación del vigor de la vegetación, del rango de interpretación y biomasa, la medición de extensión de cultivos y por especies, la Clasificación de coberturas y la planificación del territorio. 
Planificación Territorial
La planificación requiere de la adquisición de datos de manera continua y oportuna para formular políticas y programas gubernamentales. Por medio de la interpretación de imágenes, las entidades encargadas de la actualización de datos, pueden ahorrar tiempo, costos y mejorar la precisión de la información. 
Geología
Las aplicaciones mas frecuentes en geología son en el reconocimiento de tipos de roca, la revisión de mapas geológicos, delineación de rocas y suelos no consolidados, Cartografía de terrenos, minerales. etc 
Medio Ambiente 
Dentro de las aplicaciones mas frecuentes esta el control de superficies mineras, la generación de cartografía y control de polución de aguas, la detección de polución del aire y sus efectos, la determinación de efectos de desastres naturales y el control medioambiental de actividades humanas (eutrofización de aguas, pérdida de hojas, etc.), el seguimiento de incendios forestales y sus efectos y la estimación de modelos de escorrentía y erosión

CONCLUSIONES

La teledetección constituye un modo económico, preciso y disponible para actualizar la información catastral. 
Las imágenes procedentes de sensores orbitales de muy alta resolución espacial permiten eficientemente definir o advertir cambios en la geometría del parcelario. 
La incorporación de la hiperespectralidad a las imágenes orbitales convencionales permitirá en un futuro próximo identificar con menor confusión la ocupación de suelo de las parcelas rústicas. Entre tanto, es una opción utilizar sensores hiperespectrales sofisticados sobre aviones convencionales o bien utilizar sensores de bajo coste sobre vehículos aéreos no tripulados.

PROYECTO DE TELEDETECCION

Uno de los principales retos a los que se enfrentaba consistía en integrar toda la información relacionada con agricultura,ordenamiento territorial, gestión de cuencas y recursos ambientales, la administración de recursos arqueológicos, dispersos en múltiples fuentes y formatos, en un único punto. 

El visor de INNOVA  permite mostrar fácilmente datos y patrones de comportamiento de la actividad geológica, que de otra manera pasarían desapercibidos. Este visor es capaz de visualizar de manera intuitiva  información en tiempo real de los eventos relacionados con inundaciones, huaycos, lluvias y estado del tiempo. el aplicativo esta en etapa de prueba e instalada en el valle sagrado de los incas 

A través de INNOVA, las entidades avanzan en su proceso de transformación digital, incrementando la prevención y toma de decisiones en eventos de emergencia, agricultura, registro de entidades arqueológicas y ordenamiento territorial.

BIBLIOGRAFIA

• Centro Internacional de Agricultura Tropical – CIAT; Canada Centre for Remote Sensing; Globe SAR 2. Teledetección: Conceptos Básicos de Teledetección. 
• Anónimo. Curso Geografía del Mar: Percepción Satelital Aplicada al Mar.
• http://www.innovanet.com.ar/gis/TELEDETE/TELEDETE/teledete.htm >