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Página 1Curso de introducción a la teledetección con RPAS

Curso de introducción a la teledetección con RPAS

Parte I. Radiación electromagnética

***

17 -18 De octubre de 2014

Ponente: Fernando Luis Sánchez Casado

[email protected]

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Página 2Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Concepto de teledetecciConcepto de teledeteccióónn

Es la ciencia y la técnica de

� obtener información sobre un objeto, área o fenómeno,

� mediante el análisis de los datos

� adquiridos con un dispositivo, que

� no está en contacto con ellos.

Nombraremos a los dispositivos utilizados para la adquisición de

datos como sensores.

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Tipos de datosTipos de datos

OjosVariación en la distribución de energía electromagnética

SonarVariaciones en la distribución de ondas acústicas

GravímetroVariación en la distribución de la fuerza de la gravedad

SensorNaturaleza

En este curso nos centraremos en la observación y análisis de la

energía electromagnética emitida o reflejada por la

superficie del objeto bajo estudio.

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Utilidad Utilidad

• La teledetección sirve para encontrar posibles anomalías en el elemento

observado y poder determinar su ubicación y extensión.

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Procesos bProcesos báásicos de la sicos de la teledetecciteledeteccióón n

Dos procesos básicos:

1. Adquisición de datos.

2. Análisis de datos y gestión de la información generada.

Veamos el caso de la observación de

la Tierra…

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AdquisiciAdquisicióón de datosn de datos

Sensores activos

Sensores pasivos

Formato analógico o

digital

Reflexión

Emisión-reflexión

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AdquisiciAdquisicióón de datosn de datos

… Y también podemos adquirir datos, a partir de un sensor

remoto, por emisión de energía (como ocurre, por ejemplo, en

termografía).

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AnAnáálisis de datoslisis de datos

Datos detectados

Datos de referencia(Verdad terreno)

Interpretación y análisis

Productos(Capas de

información)

Usuarios (toma de decisiones)

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Momento para elMomento para el

NetworkingNetworking

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EnergEnergíía electromagna electromagnééticatica

• Energía asociada a la presencia

de un campo electromagnético.

• Se propaga siguiendo un patrón

armónico y continuo (ondas

electromagnéticas).

• Interacciona con la materia al

estar compuesta por unidades

discretas (cuantos o fotones).

• Las ondas electromagnéticas se

generan al acelerar cargas

eléctricas o cuando se produce la

transición de un electrón a un

estado de menor energía.

De Física para la ciencia y la tecnología

Paul Allen Tipler

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EnergEnergíía electromagna electromagnééticatica

• Solemos utilizar la longitud de onda para ubicarnos dentro del espectro

electromagnético.

• Las unidades más usuales son el µm (1 x 10-6 m) y el nm (1 x 10-9 m).

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EnergEnergíía electromagna electromagnééticaticaDualidad onda-partícula:

• Longitud de onda y frecuencia:

λ =c‒

f• Energía de un cuanto:

Q = h f

h (constante de Planck) = 6,626 x 10-34 J s

Q =h c

λ

• Las longitudes de onda más largas conllevan menor contenido de energía (requieren mayor tamaño de pixel y tiempo de observación).

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Fuentes de Fuentes de energenergíía electromagna electromagnééticatica

La energía radiada por la superficie de un objeto se

incrementa rápidamente al hacerlo su temperatura:

Ley de Stefan–Boltzmann:

M = σ T4

M : Emitancia. Energía total radiada por unidad de superficie y por unidad de tiempo (para un cuerpo negro).

σ: constante de Bolstzman (5,667 x 10-8 W m-2 K-4)

T: temperatura absoluta (K).

Otra consecuencia: conociendo la emitancia, podemos calcular la

temperatura de la superficie de un cuerpo (termografía)

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Fuentes de Fuentes de energenergíía electromagna electromagnééticatica

La longitud de onda predominante es inversamente proporcional a

la temperatura de la superficie del objeto.

Ley de desplazamiento de Wien:

El pico de emisión de energía de la superficie de un cuerpo se desplaza

hacia longitudes de onda más cortas, al aumentar su temperatura.

λmax =A‒

TA: constante de Wien(0,0028976 m K)

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EmitanciaEmitancia del cuerpo negrodel cuerpo negroDistribución espectral de la energía radiada por un cuerpo negro, en función de

su temperatura (máxima emitancia espectral del Sol, a 0,48 µm)

Si la temperatura de combustión en un incendio forestal puedes superar los 700° C, ¿qué banda

espectral sería la más adecuada para su detección?

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EmitanciaEmitancia del Soldel SolEl Sol es la principal fuente de luz (radiación electromagnética) utilizada en teledetección para la observación de la Tierra.

Como estrella que es, el Sol se comporta casi como un cuerpo negro.

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InteracciInteraccióón con la atmn con la atmóósferasfera

• Cuando usamos sensores remotos, la radiación electromagnética registrada ha debido atravesar una capa de aire más o menos espesa.

• La radiación interacciona con las partículas del aire.

• Esto afecta a:

a) Intensidad de la señal (energía) registrada.

b) Composición espectral de la radiación que alcanza el sensor.

• Principales efectos atmosféricos a considerar en teledetección:

a) Dispersión.

b) Absorción.

A partir de ahora, nos centraremos en el espectro óptico de la

radiación electromagnética (UV – IR).

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DispersiDispersióón atmosfn atmosfééricarica

Texto aquí

Dispersión no selectiva:

Ø partículas >> λ

Afecta por igual al rango visible al NIR y al SWIR

¿Por qué en la Tierra vemos lo que se encuentra dentro de una

sombra?

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AbsorciAbsorcióón atmosfn atmosfééricarica

Ventanas atmosféricas: aquellos rangos de longitudes de onda para

los que la Atmósfera se muestra particularmente transparente.

Los procesos de absorción conllevan una pérdida efectiva de energía,

que se cede a los constituyentes de la Atmósfera.

¿Qué gases juegan un papel predominante en el balance térmico de la Atmósfera?

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DiseDiseñño de o de sensoressensores para para teledetecciteledeteccióónn

En la figura aparecen representadas las distintas bandas espectrales en las que observan los

sensores ASTER, a borde del satélite Terra, y ETM+, embarcado en el Landsat 7

¿Sabrías explicar el criterio de diseño seguido para esos sensores?

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DiseDiseñño de o de sensoressensores para para teledetecciteledeteccióónn

¿Qué historia nos cuenta esta imagen?

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TeledetecciTeledeteccióón aplicada a la n aplicada a la observaciobservacióón de la Tierran de la TierraVeamos como la radiacción electromagnética en el espectro ópticointeracciona con los elementos presentes en la superficie terrestre.

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TeledetecciTeledeteccióón aplicada a la n aplicada a la observaciobservacióón de la Tierran de la Tierra

NOTA:

En teledetección aplicada a la observación de la Tierra,

se admite que, para mediciones realizadas en regiones

del espectro con longitudes de onda mayores a 3

µm, la radiación predomina sobre la reflexión,

como fuente de la energía registrada, y viceversa.

Los sistemas de teledetección más habituales

operan en el rango de longitudes de onda en el que la

reflexión es dominante (λ < 3 µm).

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InteracciInteraccióón de la luz con la n de la luz con la materiamateria

La luz Incidente sobre una superficie puede resultar Reflejada,

Absorbida o Transmitida.

Balance de energía

EI = ER + EA + ET

ER = EI - EA - ET

ρ = ER

EI

ρ: Reflectividad (%)

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Balance de energBalance de energííaa

• El tipo y la condición de cada material condiciona la cantidad de luz

que refleja, absorbe y transmite.

• La proporción para cada longitud de onda de radiación reflejada,

absorbida o transmitida por un mismo material es variable. En el rango

visual, llamamos color a esta cualidad.

La cantidad y cualidad de la

luz que llega a nuestros

ojos nos permite distinguir

los objetos

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Efecto de la rugosidadEfecto de la rugosidad

La rugosidad puede alterar las medidas hechas desde sensores remotos

Reflexión especular: toda la energía se refleja en una misma dirección.

Reflectores difusos o lambertianos: superficies rugosas, que reflejan en todas direcciones.

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Curvas de Curvas de reflectividadreflectividad

Representan la reflectividad en función de la longitud de onda.

Son características de cada material, independientemente de la

cantidad y cualidad de la luz con que sea iluminado: firma espectral.

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Página 28Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Firmas espectralesFirmas espectrales

Permiten identificar, cartografiar y estudiar los elementos presentes son

la superficie de la Tierra, mediante el análisis de sus características

espectrales.

Diseñad un sensor que permita diferenciar zonas vegetadas, de suelo desnudo.

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Página 29Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Firmas espectralesFirmas espectralesMediante estas tres capas, correspondientes a otra tantas bandas espectrales, ¿podéis

delimitar la zonas de suelo desnudo y la vegetada?

Rojo (R)

Verde (G) Infrarrojo cercano (NIR)

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Página 30Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Firmas espectralesFirmas espectrales

¡Cuidado con el concepto de firma espectral!

• No son valores absolutos, sino una tendencia.

• Debemos fijarnos en la

disposición de los picos y los

valles de las curvas.

La estructura interna de las hojas en plantas sanas refleja gran parte de la luz infrarroja. ¿Y la clorofila?

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Página 31Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Factores temporales y Factores temporales y espacialesespaciales

Al analizar una imagen debemos considerar los factores temporales y

espaciales que pueden afectar a la respuesta espectral de un

elemento.

Senescencia

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Página 32Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Factores temporales y Factores temporales y espacialesespaciales

Gracias los efectos temporales y espaciales sobre la respuesta

espectral, la detección de cambios de usos del suelo es una de las

aplicaciones usuales de la teledetección.

http://world.time.com/timelapse2/

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Banda espectral Longitud de onda (µm) Descripción

VISIBLE 0.4 – 0.7

Azul Radiación electromagnética que pueden percibir los ojos. Máximo de la radiación solar. Azul = 0.4 – 0.5µm Verde = 0.5 – 0.6µmRojo = 0.6-0.7 µm

Verde

Rojo

INFRARROJO CERCANO 0.7-1.3 (IRC)

También denominado próximo, reflejado o fotográfico. Es especialmente útil en la discriminación de masas vegetales.

INFRARROJO MEDIO 1.3-8

IRM(onda corta)

SWIR (Short Wave Infrarred). Especialmente indicado para detectar el contenido en humedad de vegetación y suelos.

IRM

Entorno a los 3,7µm pertenece al campo de emisión de la superficie terrestre. Detección de superficies con alta temperaturas (incendios, volcanes activos).

INFRARROJO LEJANO (TÉRMICO) 8-14

Incluye la porción emisiva del espectro terrestre (calor).

MICROONDAS > 1mmRádar (Radio Detection and Range) Son las menos afectadas por condiciones meteorológicas (lluvia, nubes).

Página 33Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Resumen bandas espectralesResumen bandas espectrales

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Página 34Curso de introducción a la teledetección con RPA

Concepto de teledetecciConcepto de teledeteccióónn

Fin de la Parte I

¿Hay preguntas?

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Página 1Curso de introducción a la teledetección con RPAS

Curso de introducción a la teledetección con RPAS

Parte II. Flujo de trabajo

***

17 -18 De octubre de 2014

Ponente: Fernando Luis Sánchez Casado

[email protected]

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Página 2Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

SensoresSensores remotosremotos

Formas de adquisición de datos mediante sensores remotos y tipología de estos (a completar por los alumnos):

i.

ii.

iii.

¿A partir de qué longitud de onda se

verifica que la emisión de energía

predomina sobre la reflexión?

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Página 3Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

PlataformaPlataforma

Una plataforma de teledetección es un sistema móvil, que incluye a uno o varios sensores, destinado a la adquisición de datos, de forma remota.

Plataforma = vehículo + sensores embarcados

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Página 4Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

SatSatéélites geoestacionarioslites geoestacionarios

Satélites geoestacionario y geosíncronos:

• Se desplazan en una órbita ecuatorial.

• Están situados a una altura aproximada de 36.000 Km.

• Su velocidad orbital coincide con la de rotación terrestre.

• Observan permanentemente una misma región (satélites atmosféricos).

• Alta resolución temporal y baja resolución espacial.

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Página 5Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

SatSatéélites geoestacionarioslites geoestacionarios

Satélites geoestacionario y geosíncronos:

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Página 6Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

SatSatéélites geoestacionarioslites geoestacionarios

Satélites geoestacionario y heliosíncronos:

• Se desplazan en un plano fijo en relación con el plano orbital de la Tierra alrededor del Sol.

• Están situados a una altura entre 300 y 1.500 Km.

• La inclinación de la órbita es casi de 90° (casi polar)

• El sobrevuelo de un lugar tiene lugar siempre a la misma hora.

• Resolución temporal media y media-alta resolución espacial.

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Página 7Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Orbitas y lOrbitas y lííneasneas

• Puntos de nadir: los puntos de la superficie terrestre justo bajo la vertical del satélite.

• Ciclo de paso o ciclo orbital: el tiempo que tarde un satélite en sobrevolar el mismo punto de nadir.

• Período de revisita: tiempo que tarda una plataforma basada en satélite en observar una misma zona. Tiene en cuenta la capacidad de la plataforma para reorientar el sensor e incrementa la resolución

temporal.

• http://science.nasa.gov/missions/

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Página 8Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Principales Principales óórbitas terrestresrbitas terrestres

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Página 9Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

ImImáágenes digitalesgenes digitales

• Imagen: representación gráfica de los datos obtenidos por un sensor.

• Píxel: cada uno de los elementos que componen una imagen digital y que lleva asociado un valor numérico de intensidad de brillo (nivel digital).

• Nivel digital (ND): valor numérico que codifica un nivel de señal eléctrica, generada por los componentes electrónicos del sensor sensibles a la energía electromagnética.

• Nivel visual: es el nivel de gris o intensidad visual de color con que se muestra un pixel en una pantalla

ND

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Página 10Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Bandas espectralesBandas espectrales

• Los sensores captan datos en una o varias regiones del espectro electromagnético, definidas por un intervalo de longitudes de

ondas: bandas espectrales.

• Cada banda espectral de una imagen se representa mediante una capa de valores de fichero

• Cada píxel de esas capas viene definido por sus coordenadas X

e Y, bien de fichero, o de mapa si están georreferenciadas.

• La visualización de las bandas espectrales en una pantalla se realiza con un máximo de tres a un tiempo, asignándolas a cada uno de los canales RGB del monitor.

• La visualización de determinadas combinaciones de bandas

facilita la interpretación de las imágenes.

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Página 11Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Bandas espectralesBandas espectrales

Imagen multiespectral, de tres bandas, NIR-R-G, y combinación en falso color (bandas 4-3-2 de Landsat 5TM)

IRC

RVB

R

V

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Página 12Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Perfiles espectralPerfiles espectralRepresentación de los niveles digitales de las bandas de una imagen.

Ejercicio: Se muestra una combinación en falso color IRC, R, V (RGB).Bandas representadas en el perfil espectral: B1 IRC, B2 R, B3 V y B4 IRM.

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Página 13Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

ResoluciResolucióón de la imn de la imáágenesgenes

Es la capacidad que proporciona un sensor para discriminar

información dentro de una imagen.

Cuatro tipos:

• Resolución espacial.

• Resolución radiométrica.

• Resolución espectral.

• Resolución temporal.

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Página 14Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

ResoluciResolucióón espacialn espacial

Se refiere al elemento más pequeño que es posible discriminar

dentro de una imagen.

Suele expresarse con:

• La ground sample distance (GSD), que es la distancia entre los centros de dos píxeles consecutivos, medida sobre el terreno.

• El “tamaño de píxel”.

Pixel

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Página 15Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

ResoluciResolucióón n radiomradioméétricatrica

Es la capacidad el sensor para discriminar las pequeñas variaciones de

intensidad de la energía electromagnética recibida.

El rango de valores que es capaz de codificar se denomina rango

dinámico.

4 bits: 16

3 bits: 8

2 bits: 4

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Página 16Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

ResoluciResolucióón espectraln espectral

Es el número y la anchura de las bandas espectrales que puede discriminar un sensor.

A mayor número de bandas y menor anchura de los rangos espectrales, mayor resolución espectral.

Sensor pancromático(menor resolución espectral)

Sensor multiespectral: 3 bandes en el visible(mayor resolución espectral)

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Página 17Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

ResoluciResolucióón espectraln espectral

Imagen pancromática: el sensor sólo registra la radiación electromagnética en un único canal o intervalo de longitud de onda.

La visualización se hace en niveles de gris (una sóla banda).

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Página 18Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

ResoluciResolucióón espectraln espectral

Imagen multiespectral: el sensor captura simultáneamente un pequeño número de bandas espectrales (< 10).

La visualización se hace cargando en cada uno de los canales RGB, las bandas espectrales que se pretenden mostrar combinadas.

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ResoluciResolucióón espectraln espectral

Imagen hiperespectral: el sensor es capaz de obtener datos de un gran número de bandas espectrales, de sólo algunos nm de anchura.

Permiten obtener firmas espectrales mucho más detalladas, que facilitan la discriminación de las distintas coberturas.

Página 19Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

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Página 20Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

ResoluciResolucióón temporaln temporal

Frecuencia de captura de datos para una determinada zona.

Condicionada por:

• Duración del ciclo orbital.

• Disponibilidad de sensores orientables.

• Zonas de solape entre órbitas contiguas.

• Latitud (el solape aumenta hacia los polos).

Solape entre pasadas contiguas en imágenes Landsat 5 TM (199/033 y 198/033).

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Página 21Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

ResoluciResolucióón espectraln espectral

• ¿Como es la resolución

temporal de los satélites

METEOSAT?

• ¿Qué tipo de órbita crees

que tendrá?

• ¿A que altura orbitará?

• ¿Como es la resolución

espacial de la imagen?

• ¿Y la espectral?

• Atendiendo a su

resolución espectal, ¿qué

tipo de imagen es?

• ¿Por qué crees que estos

satélites se ha diseñado de

esta manera?

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Página 22Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

AnAnáálisis e interpretacilisis e interpretacióón de n de

imimáágenesgenes

Vías para identificar y extraer información de los elementos representados en una imagen:

• Análisis visual.

• Tratamiento numérico de las imágenes.

Normalmente, se utilizan conjuntamente los dos métodos de análisis.

Se trata de hacer evidente a nuestros ojos la información buscada.

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Página 23Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

AnAnáálisis visuallisis visual

Un píxel

Conjunto de píxeles

Un objeto o conjunto de objetos

Elementos de interpretación visual

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Página 24Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

AnAnáálisis visuallisis visual

otoño primavera verano

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Página 25Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Tratamiento numTratamiento numééricorico

Podemos agrupar los procesos de tratamiento numérico de las imágenes, en cuatro categorías:

• Preprocesado

� Correcciones radiométricas.

� Correcciones geométricas.

• Optimización de la visualización.

• Transformación de las imágenes e índices.

• Clasificación.

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Página 26Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Correcciones Correcciones radiomradioméétricastricasTécnicas que modifican los niveles digitales originales de la imagen, para aproximarlos a los que habría si la adquisición de datos se hubiera hecho en condiciones ideales.

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Página 27Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Correcciones Correcciones radiomradioméétricastricas

Radianza (L): total de energía radiada en una determinada dirección, por unidad de área y por ángulo sólido de medida (W m-2

sr-1)

Describe lo que mide el sensor.

Nuestro objetivo son valores de reflectividad (ρ).

Las correcciones radiométricas deben hacerse antes que las geométricas, para evitar alteraciones en la radiometríaoriginal.

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Página 28Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Correcciones geomCorrecciones geoméétricastricas

Son transformaciones geométricas de la imagen, mediante la modificación de las posiciones originales de los píxeles, para corregir

las distorsiones producidas por el efecto del relieve (desplazamiento), orientación de la toma, perspectiva, etcétera.

Se utilizan para corregir cartográficamente una imagen, o para superponer imágenes entre sí (GIS).

Requieren de la toma de puntos de control sobre el terreno (GCP).

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Página 29Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Sistemas de referenciaSistemas de referencia

La forma más habitual de consumir

la información de teledetección es incorporándola como capas

temáticas a un sistema de

información geográfica (SIG).

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Página 30Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Sistemas de referenciaSistemas de referencia

Para poder realizar análisis GiS, es preciso que las capas superpuestas compartan un mismo sistema de referencia geodésico, o sistema

de coordenadas.

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Página 31Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Sistemas de referenciaSistemas de referencia

Geoide: superficie teórica de la tierra que une a los puntos de igual

gravedad.

Elipsoide: superficie resultado de la revolución de una elipse sobre su eje.

Datum: punto en el que el elipsoide y el geoide coinciden.

Sistema de referencia geodésico adoptado por España: ETRS89.

Sistema de referencia geodésico utilizado por Google: WGS84

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Página 32Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Sistemas de referenciaSistemas de referencia

Proyección cartográfica: sistema de representación gráfica que establece una relación entre los puntos de la superficie de la Tierra y su proyección sobre un mapa.

Sistema de coordenadas universal transversal de Mercator (UTM)

Usos y zonas UTM

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Página 33Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Georreferenciación

Es la forma más sencilla de hacer corresponder las coordenadas de una imagen con las de un mapa.

Se utiliza una función de transformación geográfica, que relaciona las coordenadas de los dos sistemas.

Geocodificación

Conlleva, además, la transformación de la estructura de filas y

columnas de la imagen, con el fin de hacerla superponible a otra u otras.

Correcciones geomCorrecciones geoméétricas (2D)tricas (2D)

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GeorreferenciaciGeorreferenciacióónn

Página 34Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

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GeocodificaciGeocodificacióónn

Página 35Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

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Página 36Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Correcciones geomCorrecciones geoméétricas (3D)tricas (3D)

Ortorrectificación

Es un tipo de corrección paramétrica, que permite corregir las distorsiones producidas por el relieve.

Línea de vuelo de fotografías

con solapamiento

Requiere conocer

los parámetros ópticos del sensor y

disponer de un

modelo digital del terreno de la

zona

Fotografía con perspectiva central

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OrtorrectificaciOrtorrectificacióónn

Ver informe …

Página 37Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

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OptimizaciOptimizacióón de la n de la

visualizacivisualizacióónn

Página 38Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Se trata de facilitar la labor de fotointerpretación y de análisis visual

de la imágenes.

Consiste en ajustar el rango de niveles digitales de la imagen (ND), al de niveles visuales (NV) en cada canal de color, ajustando los histogramas, aplicando filtros, etcétera.

… Y sí, es una persona quien hace el trabajo.

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TranformaciTranformacióónn y cy cáálculo de lculo de

ííndicesndices

Página 39Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Pretendemos obtener nuevas imágenes (o capas de datos derivadas) que representen más claramente los elementos objeto de estudio.

Son técnicas de análisis digital que consisten en operar

matemáticamente y píxel a píxel, con los niveles digitales almacenados en una o más bandas, de una o varias imágenes.

Una de las operaciones más usuales es el cálculo de índices, con es el archiconocido y muy útil NDVI.

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NormalizedNormalized Difference Difference

Vegetation IndexVegetation Index

Página 40Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

• El NDVI es uno de los índices más utilizados en estudios de

vegetación.

• Es muy útil para determinar la presencia de vegetación y su vigor.

• Es un indicador de la actividad fotosintética de la planta.

• Su expresión matemática es:

NDVI = ( IR – R ) / (IR + R )

IR: valor del píxel para la banda del infrarrojo cercano. R: valor del píxel para la banda del rojo.

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NDVINDVI

Página 41Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

IRR

0

0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 2 2,2

Structure végétation Contenu en eau

Réflectivité

(%)

80

60

40

20

0,4 1,8 2,4 µm

Végétation

Sol

TM3 TM4TM 3 (R), 0.63 - 0.69 µm

TM 4 (IR), 0.76 - 0.90 µm

NDVI = (IR-R) / (IR+R)

�� Valores comprendidos entre Valores comprendidos entre --1 y +1.1 y +1.�� VegetaciVegetacióón vigorosa y densa: valores prn vigorosa y densa: valores próóximos a 1.ximos a 1.�� Especies diferentes: gradaciEspecies diferentes: gradacióón de valores entre 0 y 1.n de valores entre 0 y 1.�� ÁÁreas sin vegetacireas sin vegetacióón: valores negativos.n: valores negativos.

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NDVINDVI

Página 42Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

R IR

IR, R, V NDVI

-1 Suelo desnudo

1 Cultivos en regadío

0

Cultivos en fase de desarrollo

Valores de NDVI

C. recolectados / barbechos

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NDVINDVI

Página 43Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

R IR

IR, R, V NDVI

-1 Agua

1 Vegetación sana

0

Vegetación poco activa

Valores de NDVI

Suelo desnudo o con escasa vegetación

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ClasificaciClasificacióónn

Página 44Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Es un proceso de tratamiento numérico de la imagen, consistente en agrupar los píxeles en un número finito de clases o categorías, a partir de sus valores de niveles digitales en las distintas bandas

espectrales.

El resultado es un conjunto de clases espectrales, caracterizadas por una respuesta espectral homogénea y que guardan estrecha relación con clases temáticas

(agua, bosque, suelo desnudo, zonas urbanizadas).

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ClasificaciClasificacióónn

Página 45Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Dos métodos de clasificación:

• Clasificación no supervisada: los píxeles de la imágenes se clasifican automáticamente, según clases espectrales homogéneas

establecidas mediante criterios matemáticos.

• Clasificación supervisada: es el operador quien establece los criterios que definen cada una de las clases espectrales que se utilizarán para clasificar la imagen.

Agua/sombras

Vegetación

Nubes

Leyenda

Suelo desnudo o urbano

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ClasificaciClasificacióónn

Página 46Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

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Página 47Curso de introducción a la teledetección con RPAS

Fin de la Parte II

¿Hay preguntas?

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Página 1Curso de introducción a la teledetección con RPAS

Curso de introducción a la teledetección con RPAS

Parte III. Plataformas basadas en RPAS

***

17 -18 De octubre de 2014

Ponente: Fernando Luis Sánchez Casado

[email protected]

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Página 2Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Estado de la tEstado de la téécnicacnica

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Página 3Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Estado de la tEstado de la téécnicacnica

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Página 4Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Estado de la tEstado de la téécnicacnica

Tetracam ADC Micro

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Página 5Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Estado de la tEstado de la téécnicacnica

Tetracam Mini-MCA6

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Página 6Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Estado de la tEstado de la téécnicacnica

Tetracam Mini-MCA6

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Página 7Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Estado de la tEstado de la téécnicacnica

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Página 8Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Estado de la tEstado de la téécnicacnica

Planificación de vuelo: mdCockpit

http://www.youtube.com/embed/

ODEknKr2u58

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Página 9Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Estado de la tEstado de la téécnicacnica

Pepedrón

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Página 10Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Entorno tecnolEntorno tecnolóógicogico

LAS IMÁGENES DE SATÉLITE DE NUEVA GENERACIÓN (2013 - 2015)

• Incremento de la resolución espacial en las bandas

multiespectrales: 2 metros Pleiades y 6 metros Spot 6 y 7 (fusiones

Pan/XS a 0,5 y 1,5 metros respectivamente).

• Incremento en la resolución espectral: mayor número de bandas y

más estrechas (RapidEye, WordView2 ). 13 Bandas de Sentinel 2.

• Constelaciones: para acortar el periodo de revisita y la capacidad

de apuntamiento sobre objetivo (trazados lineales, pequeños AOIs)

• Bandas de calibrado y corrección atmosférica.

• Tendencia a una política abierta de datos (Landsat 8 y Sentinel 2).

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Página 11Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

AdquisiciAdquisicióón y procesado de n y procesado de

datos con RPASdatos con RPASPlanificación del vuelo Campaña GNSS Adquisición de datos con RPAS

Orientación y ortorrectificación

Productos derivados

Ortofoto RGB

MDS

IV: EXG

+

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Página 12Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

AdquisiciAdquisicióón y procesado de n y procesado de

datos con RPASdatos con RPAS

Controles de calidad

• Geométricos

– Informe de errores. Error medio cuadrático (RMSE).

– Verificación de la precisión en puntos de validación (admisible

para la escala o requerimientos del usuario)

• Radiométricos

– Ausencia de saturaciones

– Blurring (imágenes movidas)

– Vignetting

– Etcétera.

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Página 13Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

AdquisiciAdquisicióón y procesado de n y procesado de

datos con RPASdatos con RPAS

Saturación del sensor

Blurring

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Página 14Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

ApliacionesApliaciones potencialespotenciales

http://www.gspagro.com/tecnologia

Agricultura de precisión

¿Teledetección personal?

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Página 15Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Aplicaciones potencialesAplicaciones potenciales

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Página 16Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

ApliacionesApliaciones potencialespotenciales

Ejemplo de NDVI multitemporal de un cultivo de verano en regadío

SEGUIMIENTO DE CULTIVOS MEDIANTE NDVI

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Página 17Curso de introducción a la teledetección con RPAS - Cartogalicia

Modelos de negocioModelos de negocio

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Página 18Curso de introducción a la teledetección con RPAS

Curso de introducción a la teledetección:http://www.nrcan.gc.ca/earth-sciences/geomatics/satellite-imagery-air-

photos/satellite-imagery-products/9271

Descarga gratuita de imágenes Landsat:http://landsat.usgs.gov/landsat8.php

Documentación sobre aplicación a la gestión de regadíos:

http://www.center.es/FormacionYDifusion/SiteAssets/DocumentosConclusiones.as

px

Ver documentación de la Jornada técnica de innovación en gestión de regadío

mediante redes agroclimáticas, teledetección y sistemas de información.

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Página 19Curso de introducción a la teledetección con RPAS

Fin de la Parte III

¿Hay preguntas?