teledeteccionambientallisto-120517104904-phpapp02

TELEDETECCIN AMBIENTALLa observacin de la Tierra desde el Espacio

Emilio Chuvieco Salinero

c ie n c ia

I.* edicin: mayo de 20023.' edicin actualizada: septiembre de 2008

C 2002 y 2008: Emilio Chuvieco

Derechos csclusivos de edicin en espaol reservados para todo el mundo:

O 2002 y 2008: Editorial Ariel. S. A.Avenida Diagonal. 662, 6* planta. 08034 Barcelona (Espaa)

ISBN: 978-84-344-8073-3

Depsito legal: B. 36.458-2008

Impreso en Espaa por Book Print Digital Botnica, 176-178 08901 LHospitalet

Queda rigurosamente prohibida, sin la autorizacin escrita de los titulares del copyright. bajo las canciones establecidas en las leyes, la reproduccin total o parcial de esta obra

por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografia y el tratamiento informtico, y la distribucin de ejemplares de ella mediente alquiler o prstamo pblicos.

Copyrighted rn ater al

NDICE

P resen tacin ........................................................................................................................ ............13

PKIMI'KA ?ARTr

LA OBTENCIN DH LA IMAGEN

C a p i t u l o 1___.Nociones introductorias ....................................................................... ........... LI1. Definicin v ob je tivos........................................................................................ >72 . U n g o c o J e h i s t o r i a .......................................................................................................................... ............... 21I __Desarrollo, actual . ............................ ....................................................4. Aspectos legales de la teledeieccin.................................................................. .......... 323. Lu:> ventaja de la observacin espacial............................................................... ...........33

5 . 1. C o b e r tu r a g lo b a l y e x h a u s t iv a d e la s u p e r f i c i e t e r r e s t r e ................................ ..............345.2. Perspectiva panormica.......................................................................... ...........345.3. Observacin multiescala y no destructiva.............................................. 365.4. informacin sobre regiones no visibles del espectro ............................. 365.5. Cobertura repetitiva................................................................................ 365.6. Transmisin inmediata............................................................................. 375.7. Formato digital.....................................................................................................38

6. 'ucnlci bibliourlicas........................................................................................ 40

Capitulo 2. Principios fsicos de la tekdetcccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43L_FmHLuncmw de la observ acin remuta............................................................... .......... l2 ._El espectro electromagntico . . . . . . . . _____ 453. Trminos y unidades de medida........................................................................... 484. Principios y leyes de la radiacin electromagntica.......................................... 495. 1:1 d o m in i o s o la r d e l e s p e c t r o ...................................................................................................... ...............52

Caractersticas de la radiacin solar. Interaccin con las aihienas terrestres. . ....... ^ ................................................... __ _________2

5.2. M ed io s para o b te n e r in n a s e sp e c tra le s ; ............................................................. 595.3 .__Bibliotecas e s p e c t r a l e s . _____595.4. Comportamiento espectral de la vegetacin en el espectro ptico . . . 605.5. El suelo en el espectro p tico ................................................................. 645.6. El agua en el espectro p tic o ............................................................................65

6. Kl dominio del infrarrojo t rm ico ..................................................................... 676.1. Caractersticas de la radiacin energtica en el infrarrojo trmico . . . 676.2. Comportamiento espectral de la vegetacin en el infrarrojo trmico . . 706.3. Los suelos y el agua en el dominio trm ico........................................... ........... 7J

7. I.a regin de las micro-onctas.......................................................................................... 73

Copyrighted malcra!

7.1. Caractersticas de la radiacin energtica en lu regin de las micro-ondas_______________ i________________________ __________________ 23

7.2. Caractersticas de la vegetacin en la regin de las micro-ondas . . . . 807.3. Caractersticas del suelo y el agua en la regin de las micro-ondas. . . 8

8. Interacciones de la atmsfera con la radiacin electro-magntica................... 82LL_______________________________________________ ________ ________ 38.2. Dispersin atm osfrica........................................................................... 848.3. Emisin atmosfrica................................................................................. ...........86

8 TELED ETECCIN AM BIENTAL

CapItuio 3. Sensores y satlites de te lede teccin ..................................................... 871. Tipos de sensores................................................................................................ ...........872__ Resolucin de un sistema sensor__ ___ _________ _________ _ ____ ___________ &&

2.1. Resolucin espacial................................................................................ .......... 882.2. Resolucin espectral................................................................................ 902.3. Resolucin radiom trica.......................................................................... 922.4. Resolucin temporal................................................................................ 952.5 Resolucin a n g u la r ................................................................................ 972.6. Relaciones entre los distintos tipos de resolucin.................................. 97

3. Sensores pasivos................................................................................................. 993.1. Cmaras analgic a s .................................................................................. .......... 993.2. Exploradores de barrido........................ ................................................. 1043.3. Exploradores de empuje .......................................................................... 107i A __Cmaiaa..dg.vidc___ .__________ ____________ _____________________lliHU l_Radimetros de m icro-ondas.................................................................. .........LL

__S.en&Qgs..aciLV.os -^a..a...-J. ^ - , - ^ . ^ . __ ,____ ,__ ______________Lii4 J___^ ________________ _____ ____ L4J>. L tdar..................................... .. .................. ... . . . , ................, . . ._____ m

5._Plataformas de teledeteccin espacial.................................................................. 1225.1. El programa Landsat.............................................................................. 124

5.1.1. Caractersticas orbitales........................................................... 1255.1.2. Instrumentos de observacin................................................. 1265.1.3. El futuro del programa Landsat.............................................. 130

5.2. El satlite S P O T .................................................................................... 1325.3. El programa 1RS . . . . ................ ....................................................... 1355.4. Satlites comerciales de alta resolucin............................................... 1375.5. Tiros-NOAA.......................................................................................... 1395.6. Satlites meteorolgicos geoestacionarios............................................ 1425.7. T errayA qua.......................................................................................... 1445.8. DMSP....................................................................................................... 1495.9. Satlites de la Agencia Espacial Europea............................................... 1495.10. Otras misiones Radar. _______________ ________________ 1515.11. Otros programas con sensores pticos.................................................. 1535.12. Programas con sensores hiper-espcctrales............................................ 1555.13. El programa espaol de observacin de la T ie rra ................................ 157

Segunda part:

LA INTERPRETACIN DE LOS DATOS

Captulo 4. Bases para la Interpretacin de Imgenes de telcdetecen............ 161I. Limitaciones para el empleo de la teledeteccin................................................ 162

Copyrighted malcra!

NDICE 9

1.1. Informacin que brindan las im genes.................................................. 1621.2. El coste de la informacin geogrfica...................................................... 1621.3. El dilogo con los usuarios..................................................................... 164

2. Variables v tipos de interpretacin..................................................................... 1653. Organizacin de un proyecto de teledeteccin................................................... 168

3.1. Definicin de objetivos........................................................................... 1683.2. Escala y leyenda de trabajo ..................................................................... 1703.3. Seleccin de los m ateriales.................................................................... 175

3.3.1. Tipo de sensor.............................................................................. 1753.3.2. Fecha de adquisicin................................................................. 1763.3.3. Soporte de las imgenes............................................. .. 177

3.4. Metodologa de interpretacin: anlisis visual o d ig ita l? ................... 1784. Fases en la interpretacin.................................................................................... 131

C aptu los. Interpretacin visual de im g en es ....................................................... 1851. Familiarizacin con imgenes analgicas........................................................ 185

1.1. Informacin incluida en los productos fotogrficos................................ 1851.2. Identificacin de algunos rasgos geogrficos sobre la im agen .............. 189

2. Criterios para la interpretacin v isu a l............................................................... 1892.1. Brillo........................................................................................................... 1912.2. Color.......................................................................................................... 1932.3. Textura....................................................................................................... 1962.4. Form a-Tam ao........................................................................................ 1992.5. Contexto espacia l..................................................................................... 2002.6. Som bras.................................................................................................... 2012.7. Patrn espacial........................................................................................... 2032.8. Visin estereoscpica............................................................................... 2032.9. Periodo de adquisicin............................................................................... 204

3. Elementos de anlisis v isua l............................................................................... 2053.1. Caractersticas geomtricas de una nagen espacial ............................. 2063.2. Electo de la resolucin espacial en el anlisis \ isu a l............................. 2063.3. Efecto de la resolucin espectral en el anlisis visual............................. 2083.4. Interpretacin de composiciones en color................................................ 2133.5. Ejercicios de anlisis multi-tcmporal...................................................... 214

4. Algunos ejemplos de anlisis v isua l.................................................................. 2174.1. Cartogra fia geolgica............................................................................... 2174.2. Cobertura del s u e lo .................................................................................. 2174.3. Morfologa urbana..................................................................................... 220

Capitulo 6. Anlisis digital de imgenes: correcciones y realces........................... 2231. La matriz de datos en una imagen d ig i ta l ......................................................... 2232 ._Soporte y organizacin de la imagen .................................................................. 226

2.1. Soporte fsico de una imagen..................................................................... 2262.2. Formatos de grabacin............................................................................... 227

3. Equipos de anlisis digital de im genes............................................................ 2294. Operaciones de utilidad general........................................................................... 232

4.1. Gestin de a rch ivos.................................................................................. 2324.2. Utilidades para la visualizacin............................................................... 2344.3. Clculo de estadsticas e histograma de la im ag en ................................ 237

5. Realces y mejoras visuales.................................................................................. 241

Copyrighted malori al

10 TELED ETECCIN AM BIENTAL

5.1. Ajuste del contrasto.................................................................................. 2425.1.1 ._'Iablas-d..rfcrcpcia del color............................................ ................. 2425.1.2. Compresin del contraste............................................................ 2445.1.3. Expansin del contraste............................................................... 245

5.2. Composiciones en color............................................................................ 2515.3. Empleo del seudo-color............................................................................ 2525.4. F iltra jcs .................................................................................................... 254

5.4.1. Naturaleza de un filtro digital..................................................... 2545.4.2. Filtros de paso b a jo ..................................................................... 2585.4.3. Filtros de paso a l t o ..................................................................... 259

6. Correcciones de la im agen................................................................................. 2626.1. Fuentes de error en una imagen e sp ac ia l................................................ 2636.2. Correcciones radiomtricas..................................................................... 266

6.2.1. Restauracin de lneas o pixeles perdidos................................... 2666.2.2. Correccin del bandeado de la imagen...................................... 2676.2.3. Clculo de reflectividades............................................................ 2706.2.4. Clculo de temperaturas............................................................... 2916.2.5. Deteccin de nubes..................................................................... 296

6.3. Correcciones geomtricas........................................................................ 2996.3.1. Introduccin................................................................................. 2996.3.2. Correccin a partir de modelos orbitales................................... 3016.3.3. Correccin a partir de puntos de con tro l................................... 306

Captulo ?._Anlisis digital de imgenes: extraccin de informacin tem tica..___3231. Generacin de variables continuas.................................................................... 323

LL__Tccnicas.dc DipdcltdPcmdcdclcccQn_____. . . . . . . . . , ______ . . _____ 3231.1.1. Tclcdcteccin cualitativa y cuantitativa...................................... 3231.1.2. Tipo de modelos en teledeteccin............................................... 3251.1.3. Estimacin empirica del contenido de agua en las plantas a par

tir de modelos em pricos........................................................... 3261.1.4. Estimacin del contenido de agua a partir de modelos de si

mulacin ............................... .................................................... ........ H i1.2. Cocientes c ndices de vectac in ............................................................ 3371.3. Componentes principales........................................................................... 3461.4. Transformacin TosseU'd Cap (TTC)................................................... 3521.5. Transformacin IMS.................................................................................. 3551.6. Tcnicas de anlisis hiperespectral......................................................... 359

1.6.1. Anlisis de espectros.................................................................. 3611.6.2. Clasificacin angular.................................................................. 3641.6.3. Reduccin de la dimensionalidad de la imagen.......................... 3661.6.4. Anlisis lineal de mezclas espectrales......................................... 366

1.7. Tcnicas de fusin de da tos..................................................................... 3761.7.1. Enfoques en la fusin de imgenes............................................ 3761.7.2. Obtencin de imgenes hbridas.................................................. 3771.7.3. Interpretacin sinttica con datos de distintas fuen tes.............. 3801.7.4. integracin de resultados............................................................ 381

2. Categorizacin de imgenes: clasificacin digital........................................... 3832.1. Introduccin.............................................................................................. 3831 1 _Fwg de yntrgnqroignUi ,.......... .................. ..... ........................ ......

2.2.1. Conceptos bsicos............................................................................... 386

Copyrighted mate

2.2.2. Mtodo supervisado..................................................................... 3892.2.3. Mctodo no supervisado.............................................................. 3932.2.4. Mtodos mixtos........................................................................... 3%2.2.5. Anlisis de las estadsticas de entrenamiento............................. 397

2.3. Fase de asignacin................................................................................... 4042.3.1. Clasificador de minima distancia............................................... 4042.3.2. Clasificador de paraleleppedos.................................................. 4052.3.3. Clasificador de mxima probabilidad......................................... 4072.3.4. Clasificadores en rb o l............................................................... 4132.3.5. Clasificadores basados en el contexto espacial......................... 4162.3.6. Redes Neuronales Artificiales (R N A )...................................... 4222.3.7. Clasificacin borrosa (fuzzy clussification)................................ 427

2.4. Obtencin y presentacin de resultados.................................................. 4302.4.1. Productos cartogrficos............................................................... 4302.4.2. Productos estadsticos.................................................................. 432

3. Tcnicas de anlisis multitemporal.................................................................... 4333.1. El factor tiempo en los estudios de teledetcccin esp ac ia l.................... 4333.2. Requisitos previos para el anlisis multitemporal................................... 436

3.2.1. Ajuste geomtrico........................................................................ 4363.2.2. Homoueneizacin radiomtrica.................................................. 438

3.3. Tcnicas para el anlisis estacional......................................................... 4393.4. Tcnicas para la deteccin de cambios..................................................... 442

3.4.1. Composiciones de color multitemporales................................... 4433.4.2. Diferencia entre im genes........................................................ 4453.4.3. Cocientes multitemporales........................................................ 4473.4.4. Componentes principales............................................................ 4483.4.5. Regresin.................................................................................... 4503.4.6. Vectores multitemporales............................................................ 4523.4.7. El problema de delimitar los umbrales...................................... 4543.4 8. Anlisis multitemporal de imgenes clasificadas...................... 456

4. Determinacin de la estructura espacial del territorio: la imagen como mosaico paisajstico ................................................................................................... 4604.1. Teledetcccin y ecologa del paisaje......................................................... 4604.2. Tcnicas para medir la estructura espacial de una im a g en .................... 462

4.2.1. Medidas de la variacin espacial en imgenes de intervalo . . 4624.2.2. Medidas de la variacin espacial en imgenes clasificadas . . . 4704.2.3. Dinmica de la estructura espacial del paisaje.......................... 475

CapItui.o S. Verificacin de resultados...................................................................... 4811. Necesidad de verificar resultados..................................................................... 4812. Medidas de la fiabilidad.................................................................................... 4823. Fuentes de error en una clasificacin temtica.................................................. 484

3.1. Limitaciones del sensor.......................................................................... 4853.2. Mtodos de an lis is ................................................................................. 4853.3. Estructura del territorio.............................................................................. 4863.4. Proceso de verificacin.............................................................................. 488

4. Diseo del muestreo para la verificacin........................................................... 4914.1. Distribucin de la inform acin............................................................... 4914.2. Unidad de muestra................................................................................. 4924.3. Tipos de muestreo..................................................................................... 492

NDICE 11

wopyr Ucd malo

12 TELEDETECCIN AM BIENTAL

4.4. Tamao de la m uestra.............................................................................. 4955. Recogida de !a inform acin............................................................................. 4976. Medidas del error para variables co n tin u as.................................................... 5007. Medidas del error para imgenes clasificadas................................................. 501

7.1. La matriz de confusin ........................................................................... 5017.2. Fiabilidad global....................................................................................... 5037.3. Fiabilidad del usuario y del productor..................................................... 5047.4. El estadstico kappa.................................................................................. 5057.5. Normalizacin de la matriz de confusin............................................... 5077.6. Validacin para clases b ina rias ............................................................... 509

8. Verificacin de anlisis multitemporales.......................................................... 511

C a p it u l o 9 . Teledeteccin y sistemas de informacin geogrfica............................ 5131. Necesidad de los S1G......................................................................................... 5132. Paralelismo y convergencia............................................................................. 5153. Requisitos tcnicos comunes............................................................................. 5174. Los SIG como apoyo a la tciedctcccin.............................................................. 5185. La telcdeteccin como fuente de datos para un S IG ........................................ 519

5.1. El acceso a la informacin geogrfica..................................................... 5195.2. Fase de inventario.................................................................................... 5205.3. El problema de la actualizacin............................................................... 522

6. Integracin de imgenes en un S I G ................................................................. 523

Referencias iHblioKrfcas............................................................................................. 529

ANEXOS

1. Abreviaturas utilizadas en el m an u a l.................................................................... 573

2. G losar lo ....................................................................................................................... 577

3. Indice tem tico .......................................................................................................... 583

4. Fuentes adicionales de inform acin....................................................................................... 591

5. Situacin y caractersticas de las imgenes utilizadas en los captulos 6 y 7 . 595

Copyrighted material

P rim e ra p a r t e

LA OBTENCION DE LA IMAGEN


C a p t u l o l

NOCIONES INTRODUCTORIAS

Es grandioso el espectculo de las fuerzas variadas de la vida que Dios infundi en los seres creados hacindoles desarrollarse en formas cada vez ms bellas y admirables.

C harles Darwin. El origen de las especies

l. Definicin y objetivos

Volar ha sido, desde pocas muy remotas, uno de los sueos ms intensamente anhelados por la Humanidad. Pese a la persistencia del intento, slo en fechas recientes se ha dispuesto de los medios tcnicos necesarios para hacer realidad este deseo. Desde ese momento, el ritmo de la innovacin tecnolgica ha sido vertiginoso, lo que nos ha permitido enriquecer notablemente nuestro conocimiento sobre el planeta y sus habitantes.

Uno de los principales acicates de esta aventura area ha sido la bsqueda de una nueva visin de los paisajes terrestres. El afn de remontar la limitada perspectiva de la visin humana es evidente ya desde los inicios de la aeronutica, y llega a jugar actualmente un destacado papel en la investigacin espacial.

Esa observacin remota de la superficie terrestre constituye el marco de estudio de la teledeteccin. Este vocablo es una traduccin latina del termino ingls remte sen- singy ideado a principios de los sesenta para designar cualquier medio de observacin remota, si bien se aplic fundamentalmente a la fotografa area, principal sensor de aquel momento. En sentido amplio y as se tratar en este libro , la teledeteccin no engloba slo los procesos que permiten obtener una imagen, sino tambin su posterior tratamiento c interpretacin. Actualmente se est desvaneciendo bastante la frontera entre teledeteccin area y espacial, tanto porque la primera emplea cada vez ms sensores digitales, como porque la segunda ofrece niveles de detalle antes slo logrados desde cmaras aeroportadas. Por ello, la mayor parte de las tcnicas tratadas en este libro pueden aplicarse indistintamente a imgenes adquiridas desde avin o desde satlite, si bien nos centraremos principalmente en sensores montados sobre plataformas espaciales. Se asume que el lector est familiarizado con las tcnicas de foto-interpretacin, ya que han venido siendo comunes en la mayor parte de las facultades con orientacin medio ambiental.

Copyrightcd materia!


Si hemos definido la teledeteccin como aquella tcnica que permite adquirir imgenes de la superficie terrestre desde sensores areos o espaciales, estamos asumiendo que entre suelo y sensor existe una interaccin energtica, ya sea por reflexin de la energa solar o de un haz energtico artificial, ya por emisin propia. A su vez. es preciso que ese haz energtico recibido por el sensor sea almacenado convenientemente, bien a bordo del satlite, bien en las estaciones receptoras, de cara a que pueda interpretarse para una determinada aplicacin. Como antes comentamos, ese anlisis de la informacin recibida se incluye tambin en sentido amplio dentro del estudio de la teledeteccin, aunque est ms all de los procesos de adquisicin propiamente dichos. No obstante, constituye un captulo fundamental para nuestros intereses. por cuanto esta obra se dirige ms a quienes explotan la informacin adquirida por estos sensores que a quienes disean los sensores o las plataformas que los sustentan.

Tal y como se concibe en la presente obra, un sistema de teledeteccin espacial incluye los siguientes elementos (fg. 1.1):

1. Fuente de energa, que supone el origen de la radiacin electro-magntica que detecta el sensor. Puede tratarse de un foco extemo a ste, en cuyo caso se habla de teledeteccin pasiva, o de un haz energtico emitido por el sensor (teledeteccin activa). La fuente de energa ms importante, obviamente, es el Sol, pero tambin puede realizarse teledeteccin a partir de la energa emitida por los mismos objetos observados, o desde fuentes artificiales.

2. Cubierta terrestre, formada por distintas masas de vegetacin, suelos, agua o construcciones humanas, que reciben la seal energtica procedente de (1), y la reflejan o emiten de acuerdo a sus caractersticas fsicas.

3. Sistema sensor, compuesto por el sensor, propiamente dicho, y la plataforma que lo alberga. Tiene como misin captar la energa procedente de las cubiertas terrestres, codificarla y grabarla o enviarla directamente al sistema de recepcin.

4. Sistema de recepcin-comercializacin, en donde se recibe la informacin transmitida por la plataforma, se graba en un formato apropiado, y. tras las oportunas correcciones, se distribuye a los interesados.

5. Intrprete, que convierte esos datos en informacin temtica de inters, ya sea visual o digitalmente, de cara a facilitar la evaluacin del problema en estudio.

6. Usuario final, encargado de analizar el documento fruto de la interpretacin, as como de dictaminar sobre las consecuencias que de l se deriven.

El smil de la visin hum ana puede ayudar a entender el significado de estos com ponentes. El ojo humano (3) recibe un haz energtico procedente de los objetos exteriores (2) por reflejo de la luz solar ( I ). Esa seal se transm ite al cerebro (4), que es capaz de formar una serie de imgenes sobre el mundo real que le circunda. El in dividuo que observa es a la vez intrprete (5) y usuario final (6) de la imagen detectada, lo que le perm ite tom ar decisiones sobre su propio com portamiento. En otras palabras, la visin humana forma un sistema de teledeteccin muy sofisticado por cierto , puesto que nos perm ite caracterizar con mucho detalle los objetos que observamos.

Sin embargo, nuestra percepcin visual presenta tambin algunas limitaciones. Por un lado, se restringe por la sensibilidad espectral de nuestras clulas sensores, que

NOCIONES INTRODUCTORIAS 19

T R A T A M IE N T O V IS U A LSi sto ma do recepcin

U su a no final

Sistemasenso r

T R A T A M IE N T O D IG IT A L

mC u b ie rta te rres tre

F ia 1.1. Componentes de un sistema de tcledeteccin.


slo nos permiten apreciar un determinado tipo de energia, denominado, por esa razn, espectro visible. Otras formas energticas, como el calor, no son observables visualmente, por lo que parece conveniente contar con unos ojos artificiales que am plen nuestras propias posibilidades. Por otro lado, el campo de visin humano est limitado por nuestra propia estatura, o a la que podemos adquirir desde observatorios naturales, por lo que abarca un pequeo radio. Adems, se trata de una perspectiva oblicua. Ambos factores dificultan observar fenmenos que afectan a amplios territorios, como inundaciones o procesos de desertificacin, donde las estimaciones visuales pueden ser imprecisas. Para paliar estas limitaciones, se ha acudido a sensores artificiales, montados sobre plataformas situadas a una cierta altitud. Con ellos, se tiene acceso a tipos de energa no visibles (ultravioleta, infrarrojo, micro-ondas), y, adems, desde una nueva perspectiva, vertical y panormica. Esta nueva informacin expande notablemente nuestro conocimiento del medio que nos rodea, facilitando la interpretacin de m ltiples procesos que afectan al Planeta.

El creciente empleo de distintos sensores de observacin terrestre est originando no slo una enorme cantidad de informacin, sino tambin una nueva forma de estudiar la superficie terrestre. La teledeteccin, junto a las tcnicas anejas de almacenamiento y proceso de la informacin geogrfica, permite disponer de una masa ingente de datos sobre el territorio, algunos de ellos accesibles en tiempo real. Para aprovechar con fruto estas tcnicas, el recurso a los ordenadores electrnicos resulta casi inevitable. Una vez salvado el necesario entrenamiento, estos equipos amplan notablemente nuestra capacidad de anlisis: ayudan a elaborar una interpretacin rpida y econmica del problema bajo estudio, a la vez que permiten abordar anlisis integrados, difcilmente viables con otros medios tradicionales. En definitiva, y gracias a estos recursos, podemos cada da poner ms el nfasis sobre el planteamiento de modelos y el anlisis de resultados tareas stas donde la inteligencia humana resulta insustituible, librndola de otras labores mecnicas (acopio, proceso y ordenacin de datos), que han consumido hasta hace pocos aos las mejores fuerzas del investigador.

De acuerdo con el esquema antes enunciado, esta obra engloba el estudio de los distintos elementos que forman un sistema de teledeteccin. En primer lugar, se analizan los procesos que permiten obtener las imgenes espaciales: principios fsicos de transmisin de la energia (cap. 2), y tcnicas de adquisicin de imgenes, con un breve repaso de los principales proyectos de observacin terrestre (cap. 3). El resto de los captulos se centran en la interpretacin tanto visual como digital de las imgenes, punto crucial para los interesados en las aplicaciones de esta tcnica (caps. 4 a 7). La verificacin de los resultados obtenidos en esa fase se aborda en el captulo 8, para concluir la obra con el 9, a modo de eplogo, dedicado al estudio de la conexin entre la teledeteccin y los Sistemas de Informacin Geogrfica, dentro de un planteam iento integrado del anlisis medio ambiental. Estos captulos se preceden de ste, que incluye unos comentarios sobre el pasado, presente y desarrollo previsible de la teledeteccin, incluyendo algunos aspectos legales que pueden ayudar a enmarcar conflictos internacionales derivados de esta observacin terrestre.


Avin

r / \ SatM es / m e(oro ig*cos

SpacoS huttlo / y ERS-1 J S a t lite s com cfca)os

G lobo

1900 19SQ 1970 1990 2 0 1 0

S p u tn ik

P rog ram aespaciat

Land sat-1

f )

u n i

L andsat-4

F ra 1.2. F.voludnn histnrica de (os sistema* de tcledeteccin

2 4 TELEDETECCIN AM BIENTAL

Fia 1.4. Cmara fotogrfica instalada en el avin de reconocimiento U-2 (fotografa tomadaen el Air and Spacc Muscum de Washington).

Todas estas experiencias, junto al bagaje aportado por los satlites meteorolgicos, hicieron concebir a la NASA proyectos dedicados exclusivamente a la cartografa y evaluacin de los recursos naturales. El 23 de julio de 1972 supuso la culminacin de esta tendencia, con el feliz lanzamiento del primer satlite de la serie ERTS (Earth Resources Technollogy Satellite). Este proyecto, bautizado Landsat con la puesta en rbita del segundo satlite en 1975, resulta el ms fructfero hasta el momento para aplicaciones civiles de la teledeteccin (ver seccin 3.5.1). A partir de la serie Landsat, el inters de la comunidad cientfica internacional por esta tcnica ha crecido exponencialmente, contndose por miles los estudios desarrollados sobre temticas muy diversas, de inundaciones a incendios, erupciones volcnicas o inventarios agrcolas sobre las imgenes proporcionadas por estos satlites.

A la serie Landsat siguieron otros proyectos especficamente diseados por la NASA para la observacin medio ambiental (Chuvieco y Justice, 2008). Los ms co

NOCIONES INTRODUCTORIAS 2 5

nocidos son el laboratorio espacial tripulado Skylab (1973: NASA, 1977), el satlite oceanogrfico Seasat (1978: Ford, 1980), o el de investigacin trmica HCMM (1978: Short y Stuart. 1982). A estos proyectos de la NASA, siguieron los diseados por otras agencias cspacialcs. como el satlite franco-belga SPOT, lanzado por vez primera en 1986. el japons MOS-1 (1987). el indio IRS-1 (1988), el satlite europeo ERS-1 (1991) y los rusos Sovuz y Salut.

En las ltimas dcadas las misiones de teledeteccin se han incrementado exponencialmente, como veremos ms tarde (cap. 3.5). A las agencias espaciales con mayor experiencia en observacin de la Tierra, se han unido otras que han aprovechado su desarrollo tecnolgico y la reduccin de costes en el diseo de sensores y vehieulos de lanzamiento. Esto ha permitido a Canad, Brasil. Argentina. China. Corea del Sur,o Israel, por citar algunos ejemplos, poner en rbita sensores de teledeteccin, lo que ha incrementado la disponibilidad de datos y permitido reducir costes de adquisicin para el usuario final. Adems, no podemos dejar de mencionar el creciente papel de la iniciativa privada, que ha constituido consorcios para disear y explotar satlites de teledeteccin. Estos satlites comerciales de teledeteccin, aunque todava escasos, se encuentran en la vanguardia de la tecnologa y permiten apuntar un amplio crecim iento de sus aplicaciones operativas. Entre ellas caben citar, junto a algunas ya consolidadas como la cartografa, gestin ambiental o localizacin de instalaciones, otras que afectan a sectores apenas involucrados previamente con la teledeteccin (tabla 1.1), como pueden ser los medios de comunicacin (fig. 1 *). las empresas de seguros, los consorcios tursticos, las ONG responsables de la asistencia en situaciones de catstrofe, los grupos ambientalistas, o los comits internacionales que velan por los derechos humanos y apoyan actividades humanitarias, asistencia a refugiados, etc. (Baker. 2001; Baker ct al., 2001: OConnell y Lachman, 2001).

En cuanto a las tendencias previsibles en un inmediato futuro, podemos citar la mayor disponibilidad de datos, gracias a las nuevas misiones que se estn diseando, pero tambin a las reducciones del coste y la mayor facilidad para transm itir esos datos a travs de internet. La mayor parte de los proveedores facilitan imgenes utilizando servidores FTP, lo que permite disponer de ellas en un tiempo muy cercano a la adquisicin, y en bastantes casos son de acceso gratuito. En cuanto a los sensores, parece previsible que sigan mejorndose los distintos tipos de resolucin, y especialmente la espacial y espectral, que permitan disponer de varios satlites con resolucin subm- trica y capacidad hiperespectral. En este terreno, tambin ha jugado un papel destacado la apertura de la observacin de la Tierra a corporaciones privadas, que han real izado notables inversiones para mantener sistemas operativos de teledeteccin espacial, que reemplacen de alguna forma las carencias de la observacin area, facilitando un sistema de observacin global en condiciones estndar. La popularizacin de estas imgenes de alta resolucin a travs de los servidores de dominio pblico, el ms destacado de los cuales es Google Earth (Butler, 2006), ha permitido extender tambin el rango de usuarios de estas tecnologas. Finalmente, conviene tambin sealar la importancia de nuevas tecnologas de observacin terrestre, que hasta hace muy poco eran exclusivas de sensores experimentales, y ya se estn montando sobre plataformas areas y espaciales equipos lidar, radares interferomtricos, etc., que abren la puerta asimismo a nuevas posibilidades en el empleo de la teledeteccin.


Tabla 1.1. Comparacin entre aplicaciones convencionales y nuevas de Ia teledeteccin(adaptado de Baker. 2001)

Usuarios tradicionales Nue\os usuarios

Gobiernos: Medios de comunicacin: Planificadores civiles. De informacin general (televisiones, peri Fuerzas armadas. dicos). Servicios de inteligencia. De informacin especfica (revistas). Centros cientficos. Editoriales. Entidades regionales y locales.Organizaciones internacionales: ONG: Agencias de la ONU {reigiados. me- Ambientalistas.

dioambientc...) Control de armamentos, desarme. Programas de cambio global. Ayuda humanitaria. Centros regionales (p. ej., UEO). Derechos humanos.

Gestin de catstrofes.Empresas: Empresas: Extraccin de recursos (petrleo, gas...). Redes de distribucin (electricidad, agua...). Gestin de recursos (forestales, agrco Seguros.

las...). Agricultura de precisin. Aerofotografa. Evaluacin de impacto ambiental. Diseo y lanzamiento de sensores. Promocin turstica. Diseo y venta de software de tratamien-

to digital. Empresas de SIGUniversidades y centros de investigacin: Vnix'ersidades y centros de investigacin: Departamentos de Geografa. Geologa, Departamentos de Arqueologa, transportes.

Biologa, Ing. Geodsica, Agronoma, etc Centros multimedia. Centros de Teledeteccin. Departamentos de Geopoltica Departamentos de Fsica. Informtica.

Ing. Telecomunicacin.

Organizaciones profesionales: Clientes finales: Teledeteccin. Mercado inmobiliario. Campos afines a las aplicaciones. Decoracin.

3. D esarrollo actual

Pese a la juventud de esta tecnologa, son ya numerosos los centros de produccin, enseanza e investigacin que trabajan activamente en este campo. Las tendencias presentes parecen confirmar un creciente desarrollo de su aplicacin, tanto en pases desarrollados como en aquellos con una situacin tecnolgica ms deficiente. Las ltimas dcadas, y muy especialmente los ltimos aos, han implicado una disponibilidad creciente de datos provenientes de sensores muy variados, y de misiones espaciales muy diversificadas, aumentando exponencialmcnte las investigaciones y las aplicaciones operativas de esta tcnica.

Un breve repaso por reas geogrficas, nos servir para tener una evaluacin ms precisa de las diversidades geogrficas en la implantacin de esta tcnica. En los

Copyr itcd malcra!


apndices y la web se incorpora informacin adicional sobre las instituciones que se citan a lo largo de los siguientes prrafos.

Como parece lgico por el papel pionero que EE.UU. ha tenido en los satlites de teledeteccin, en ese pais el desarrollo de esta tcnica es especialmente relevante, tanto acadmica como comercialmente. De acuerdo a un informe sobre la privatizacin del proyecto Landsat remitido al Congreso de Estados Unidos (O.T.A., 1984), va a principios de los ochenta existan en ese pais ms de 50 organizaciones comerciales dedicadas al empleo de la teledeteccin espacial. En ms de 18 estados se utilizaban datos Landsat para la construccin de sus sistemas de informacin territorial, y slo en2 no se haban constatado estudios realizados a partir de imgenes de este satlite. Con datos de 1977, este mismo informe registraba 590 profesores e investigadores universitarios trabajando en teledeteccin. En ese mismo ao se ofrecan 137 cursos sobre esta tcnica en universidades americanas, con un total de 2.906 inscritos. A finales de los ochenta, se contabilizaban 549 cursos ofrecidos en teledeteccin por ms de 300 departamentos de 125 universidades (Kiefer, 1988). Como es lgico, la situacin actual supone un desarrollo mucho mayor, habindose extendido prcticamente a todos los estados y en las ms variadas instituciones de la Administracin, la utilizacin de esta tecnologa.

Buena parte de las iniciativas profesionales se canalizan a travs de la American Society for Photogrammetry and Remte Sensing, que cuenta con unos 7.000 afiliados y casi doscientas empresas y socios institucionales. Entre los socios, un 30 % pertenecen al sector privado, lo que da idea de la actividad comercial en este campo. Esta asociacin publica mensualmente la revista Photogrammetric Engineering and Remte Sensing , una de las ms prestigiosas de teledeteccin. Otras instituciones de gran actividad son los diversos centros NASA (especialmente Goddard, en Maryland. y Ames Research Center y Jet Propulsin Laboratory, en California). Entre los departamentos universitarios, casi todas las universidades del pais tienen un programa de investigacin y docencia activo en esta materia. Cuentan con gran tradicin el Laboratory' fo r Applications o fR em te Sensing (LARS) de la Universidad de Purdue (Indiana), el Institu tefor Environmental Studies de la Universidad de Wisconsin-Madison, y la Re- mote Sensing Unit de la Universidad de California en Santa Barbara, por citar slo los ms significativos, si bien actualmente hay otros departamentos ms activos en estos temas, con los de Geografa de las Universidades de Maryland, Carolina del Sur y Boston.

De gran importancia tambin es el U.S. Geological Survey, que se encarga, a travs del EROS Data Center, de la distribucin de una amplia coleccin de imgenes tomadas por distintos sensores. La NASA (National Aeronautics and Space Administraron) y NOAA (National Occanic and Atmospheric Administration) mantienen la distribucin de sus propios programas (actualmente el Terra-Aqua y las series meteorolgicas NOAA y GOES, entre otras).

En cuanto al mercado de productos de teledeteccin, y de acuerdo a un informe de la oficina de asesoramiento tecnolgico del Congreso de los aos noventa, se estimaba que el mercado de teledeteccin podra situarse entre 150 y 200 millones de dlares anuales para los datos brutos, y unos 500 millones para los servicios de valor aadido, con un incremento previsto de entre el 15 y el 20 % anual (O.T.A., 1994). El desarrollo de ese mercado se ha visto muy ligado al creciente recurso a la informacin


En Canad la situacin tambin es muy favorable, contando con una institucin nacional, el Caada C en terfor Remte Sensing, que cuenta con diversos centros regionales y coordina la actividad docente e investigadora en teledetcccin. Tambin en este pais ejerce su actividad una sociedad profesional, la Canadian Remte Sensing Society. dedicada a la organizacin de congresos peridicos y la publicacin de una interesante revista. Canadian Journal o f Remte Sensing. El lanzamiento de los satlites de la serie Radarsat ha contribuido notablemente al afianzamiento industrial de esta tcnica y a la apertura de nuevas aplicaciones.

En el contexto europeo. Reino Unido y Francia han sido los pases que se han involucrado ms en la investigacin aplicada en esta tcnica. En cuanto al primero, ya a inicios de los ochenta, podan citarse hasta cincuenta instituciones que trabajaban activamente sobre ella (Bullard y Dixon-Gough. 1985). con una produccin bibliogrfica muy significativa: varios manuales universitarios, diversas publicaciones cientficas [International Journal o f Remte Sensing, NRSC Newsletter), y una sociedad, la Remte Sensing Society, muy activa en tareas de enseanza y difusin. Esta asociacin, actualmente denominada Remte Sensing and Photogrammetry Society organiza anualmente, desde 1974, un congreso en distintas universidades inglesas. En lo que a diseo de satlites se refiere, conviene citar la actividad de la empresa Surrev Satelli- te Technology> Ltd., dedicada a la fabricacin de micro-satlites, que ya ha lanzado diversos satlites de bajo coste.

Las autoridades francesas han realizado un gran esfuerzo en este campo, que llev al lanzamiento del primer satlite SPOT, en 1986, continuado por otros cuatro satlites de la misma serie en 1990. 1993, 1998 y 2002 (ver 3.5.2). El proyecto fue desarrollado por el Centre N ationald 'E tudes Spatiales (CNES). con una pequea colaboracin de la Swedish Space Corporation. En el terreno de las aplicaciones, el Groupe- ment pour le Dveloppement de la Tldtection Arospatiale (GDTA), con sede en Toulousse, ha realizado numerosos cursos de entrenamiento y ciclos de formacin, coordinando a distintas instituciones gubernamentales con inters en teledeteccin.

Alemania tambin cuenta con un programa de observacin de la Tierra propio, canalizado a travs de la Agencia Espacial Alemana DLR. Han enviado varias m isiones en el marco de la colaboracin con el transbordador espacial norteamericano y la estacin espacial orbital, as como algunas misiones especficas orientadas a la deteccin de incendios (proyecto BIRD). En junio de 2007 lanzaron el prim er satlite radar, denominado TerraSAR X, que muy recientemente ha entrado en fase operativa.

Otros pases europeos han mostrado gran inters en la aplicacin de esta tcnica para un m ejor conocimiento de sus problemas medioambientales. En los Pases Bajos, la actividad docente e investigadora del Institute fo r Aerospace S u n e y and Earth Sciences (ITC). con sede en Enschede, ha sido muy destacada, tanto en el campo de la docencia como de la investigacin (ITC Journal). En Blgica, Italia y los pases escandinavos existen numerosos centros dedicados a este tipo de investigaciones. Aunque en los pases del Este europeo, la situacin todava es precaria, se estn dando pasos hacia una mayor presencia de esta tcnica, especialmente en los programas agrcolas y medioambientales.

La Unin Europea (UE), como conjunto, pretende impulsar las aplicaciones de la teledeteccin mediante una mayor colaboracin con la Agencia Espacial Europea (ESA), que ya ha lanzado varios satlites meteorolgicos (M ctcosat. N1SG y M etop) y


nales comprometidos con esta tcnica, cuentan con especial tradicin la Universidad Autnoma y el NEGI de Mxico, el Instituto de Geografa cubano, el Centro de Procesamiento Digital de Imgenes en Venezuela, el Instituto Agustn Codazzi en Colombia, la Universidad Catlica en Santiago de Chile, el CLIRSEN ecuatoriano y la Universidad de Lujn y el 1NTA argentinos. La Sociedad de Expertos Latinoamericanos en Percepcin Remota (SELPER) cuenta actualmente con unos mil miembros organizados en captulos nacionales, celebra bienalmente un congreso internacional y publica un boletn con noticias y artculos acadmicos.

Tras repasar el contexto internacional, resulta conveniente detenem os sobre el estado de la teledeteccin en nuestro pas. En sta, como en otras tecnologas de punta, el desarrollo ha sido paulatino en las ltimas dcadas, aunque an no se encuentra plenam ente consolidado. Ya en los aos setenta se plantearon algunos proyectos de investigacin realm ente pioneros (Nez de las Cuevas. 1976), pero la actividad no ha tenido un impulso sostenido hasta pocas recientes. Aunque ha crecido el nmero y la actividad de los grupos interesados en esta tcnica, no se observa todava un cuerpo cientfico consolidado, y an resulta una herram ienta con escasa actividad com ercial, que sigue dependiendo mucho de las adm inistraciones locales. Ha ganado en los ltimos aos en presencia en los planes de estudio universitarios, aunque todava sigue siendo escasa la oferta de programas de especializacin. La actividad acadmica sigue de alguna m anera girando en tom o a la Asociacin Espaola de Teledeteccin (AET), creada en 1989 tras cuatro aos de actividades como grupo de trabajo. Entre sus logros cuenta la organizacin de doce congresos nacionales (con periodicidad bienal), y la publicacin de una revista cientfica (la Revista de Teledeteccin) de periodicidad semestral. Todava el nmero de afiliados es escaso (no alcanza los trecientos). O tra asociacin interesada en esta tcnica es la Sociedad Espaola de Cartografa, Fotogram etra y Teledeteccin, organizadora de cursos y sem inarios espordicos sobre estas tcnicas. A nuestro modo de ver, tal vez una de las principales remoras para impulsar el desarrollo de la teledeteccin en Espaa sea la inexistencia de un centro nacional de referencia, sim ilar al NRSC ingls, al ITC holands o al GDTA francs, que coordine los esfuerzos individuales y ponga en contacto a expertos, em presas y usuarios finales del producto. Los centros ms destacados, sin pretender ser exhaustivo, son los dedicados a la produccin cartogrfica (Instituto Geogrfico Nacional, Institu Cartogrfic de Catalunya. Agencia de M edioam biente de Andaluca), a la investigacin (Instituto Nacional de Tcnica Aeroespacial, Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias, Instituto Tecnolgico y Geom inero, Instituto de Economa y Geografa, UAB-CREAF, Instituto de D esarrollo Regional de Albacete), o a la docencia universitaria (Universidad de Alcal. Granada. Lrida, Las Palmas. Santiago, Valencia y Valladolid). Existe un pequeo nmero de empresas dedicadas a esta temtica (Argongra, Idom, Geosvs, Auren-sis__) y otras que cuentan con departam entos de teledeteccin (Tragsatcc. Tracasa.Indra, Insa, Tecnoma). En los ltimos aos merece especial mencin el Plan N acional de Teledeteccin, im pulsando por el IGN, con apoyo de otras adm inistraciones pblicas centrales y regionales, y sobre todo el desarrollo de un program a propio de observacin terrestre, formado por dos satlites, Ingenio y Paz, que se prev estn activos a inicios de la prxima dcada.


4. A spectos legales de !a teledeteccin

La teledeteccin, como ya hemos indicado, supone la observacin exterior de la superficie terrestre. El satlite, como es obvio, no ajusta su rbita a las fronteras nacionales, sino que adquiere imgenes de todo el globo. Esta adquisicin de datos sobre un territorio soberano puede implicar una violacin de su espacio areo, adems de poner en evidencia informacin estratgica de un pais que podra ser utilizada abusivamente por otro.

Por estas razones, ya desde el inicio de la teledeteccin se puso de manifiesto la necesidad de regular jurdicam ente esas actividades. Las primeras discusiones jurd icas se produjeron a fines de los aos cincuenta a propsito de los primeros satlites espa. En 1955 el presidente Eisenhower propuso en una conferencia internacional en Ginebra una poltica de cielos abiertos (Open Skicsproposal), que permitiera la observacin mutua libre entre las dos potencias, con objeto de que cada una pudiera contar con informacin real sobre los recursos militares de la otra, reduciendo as las tensiones y la carrera armamentistica. Estos vuelos de reconocimiento militar permitiran tender a una mayor confianza mutua entre EE.UU. y la Unin Sovitica, relajando las tensiones (Leghom y Herken, 2001). La propuesta no fue aceptada por el lado sovitico. lo que dio lugar a un acelerado desarrollo de los sistemas espaciales de observacin militar, no detectables por los mtodos convencionales de proteccin del espacio areo. A partir de ah, se inicio una etapa de aceptacin legal tcita de la observacin espacial, ya que ambas potencias eran conscientes de que el adversario contaba con los medios para observar su territorio, sin reclamar jurdicam ente el fin de esa observacin. La situacin jurdica de la observacin m ilitar se regul finalmente en 1992. con el tratado de Cielos abiertos (Opcn Skies Trcaty), firmado por EE.UU.. Canad y otros estados de la OTAN, por un lado, y varios pases del pacto de Varsovia, por otro, incluyendo Rusia, Ucrania y Belarus. El acuerdo permite sobrevolar el territorio de otro estado utilizando sensores especficamente aprobados por el tratado (se van negociando entre las partes), con limitaciones de resolucin espacial que varan con la tecnologa empleada (Hcric et al., 1996). La cada del muro de Berln en 1989 evidentemente ha creado un nuevo ambiente para este tipo de actividades, que pueden ser de gran inters en la prevencin de riesgos militares.

En cuanto a la teledeteccin civil, est regulada por el Comit de Naciones Unidas para el Uso Pacfico del Espacio Exterior, que ha intentado desarrollar unos principios legales que salven las tensiones entre Estados observados y observadores. El inicio de este proceso se encuentra en el tratado sobre las actividades de exploracin del espacio, firmado en 1967. All se sealaba que ...el espacio exterior, incluso la Luna y otros cuerpos celestes, no podr ser objeto de apropiacin internacional por reivindicacin de soberana, uso u ocupacin, ni mediante ningn otro medio. ( Treaty on principies goberning ihe activities o f States in the exploration and use o f outerspace, including the M oon and celestial bodies. art. II.)

Este acuerdo constituye el eje sobre el que se ha venido apoyando el derecho espacial en los ltim os aos. Sus principales definiciones consagran un doble principio: libertad de exploracin y uso del espacio exterior, y empleo en provecho comn, sin posibilidad de apropiacin por ningn Estado. En definitiva, se define el espacio exterior como un patrimonio comn de la Humanidad, no sujeto a intereses nacionales.


En el congreso UNISPACE82, celebrado en Viena, se expres el deseo de algu nos pases en desarrollo por controlar la distribucin de las imgenes obtenidas sobre su territorio. Adems, se convino en facilitar el acceso inmediato y no restrictivo a la informacin detectada sobre el territorio perteneciente a cada Estado, as como en solicitar la previa autorizacin de ste para difundir dicha informacin a terceros pases. Estos principios se plasmaron en la resolucin 41/65 de la ONU (diciembre de 1986), que tambin subraya el inters de esta tcnica para promover la proteccin del me- dioambiente y la mitigacin de catstrofes naturales. Las grandes directrices de esta legislacin pueden resumirse en los siguientes puntos (Tapia, 1989):

1. la teledeteccin se realizar en provecho c inters de todos los pases, de acuerdo con el derecho internacional;

2. se respetar el principio de soberana plena y permanente de los Estados sobre su propia riqueza y recursos naturales, sin perjudicar los legtimos derechos e intereses del Estado observado;

3. se promover la cooperacin internacional sobre recepcin, interpretacin y archivo de datos, prestndose asistencia tcnica;

4. debern los Estados informar al Secretario General de las Naciones Unidas de los programas de teledeteccin que se propongan desarrollar, asi como a los Estados interesados que lo soliciten;

5. se informar a los Estados afectados para prevenir fenmenos perjudiciales para su medio ambiente, y contarn con acceso sin discriminacin, y a un coste razonable, de los datos obtenidos sobre su territorio.

Estas lineas parecen marcar la evolucin reciente del derecho espacial en lo que afecta a actividades de teledeteccin. La ampliacin de estas actividades a otros pases ms all de EE.UU. y la Unin Sovitica (caso de Japn, Canad, India o Brasil), y el creciente papel de los consorcios comerciales tiende a liberalizar an ms las disposiciones adquiridas, si bien no resultan todava muy eficientes los mecanismos de transferencia tecnolgica hacia terceros pases, casi siempre los ms necesitados de una informacin tan valiosa sobre sus propios recursos naturales. De hecho en la Tercera Conferencia de la ONU sobre los usos pacficos del espacio exterior (U N ISPA CE111) celebrada en Viena en 1999, se volvi a subrayar la preocupacin de algunos gobiernos sobre la informacin que facilitan los satlites civiles sobre su territorio (singularmente India e Israel), si bien la principal preocupacin de los pases en desarrollo era conseguir reducir los costes de las imgenes, en lugar de aumentar los controles sobre su disponibilidad (Florini y Dehqanzada, 2001).

5. Las ventajas de la observacin espacial

La teledeteccin desde satlite cuenta con numerosas aplicaciones, gracias a las ventajas que ofrece frente a otros medios de observacin ms convencionales, como la fotografa area o los trabajos de campo, aunque ms que sustituirlos los complementa adecuadamente. Entre las ventajas de esta observacin espacial, podemos destacar las siguientes:

Copyrighted rn ater al


5 .1 . C o b e r t u r a g l o b a l y e x h a u s t iv a d e l a s u p e r f ic ie t e r r e s t r e

La teledcteccin espacial es una de las pocas fuentes de inform acin propiam ente globales, ya que los sistem as orbitales perm iten tom ar inform acin de la prctica totalidad del planeta, en condiciones com parables (mismo sensor, sim ilar a ltu ra). Esta dimensin global resulta de enorme trascendencia para entender los grandes procesos que afectan al medio am biente de la Tierra (Foody y Curran, 1994). Fenmenos que preocupan notablem ente a la com unidad cientfica, y aun al hombre de la calle, como el deterioro de la capa de ozono (fig. 1.6). el calentam iento de la Tierra o Jos procesos de desertzacin, slo pueden ser entendidos bajo una consideracin global el planeta en su conjunto, para lo que necesitam os un sistem a de inform acin que abarque grandes espacios (Chuvieco, 2008a). Es bien conocida la dificultad para establecer bases de datos globales, ya que resulta preciso integrar inform acin proveniente de fuentes nacionales muy diversas, que frecuentem ente estn com piladas con criterios (desagregacin, escalas, etc.) casi incom patibles (Chuvieco, 1992; Unninayar, 1988). Adems, en muchas ocasiones estos datos de partida se refieren a localizaciones puntuales (estaciones m eteorolgicas o de aforo) por lo que es preciso aplicar posteriorm ente algoritm os de interpolacin para obtener una im agen com pleta del territorio.

La teledeteccin espacial nos ofrece, por el contrario, una fuente homognea (el mismo sensor y plataforma para todos los pases) y exhaustiva (cubre todo el territorio) de datos para todo el planeta, lo que permite su fcil inclusin en estudios globales. En los aos noventa, el programa internacional para el estudio de la geosfera y la biosfera (1GBP), promovi el desarrollo de algunas bases de datos globales a partir de imgenes de satlite, como el mapa mundial de la cobertura del suelo (IGBP-Land Cover: Brown et al., 1993; Townshend et al., 1991), que posteriormente se han actualizado en el marco del programa MODIS y VEGETATION (Lambin y Geist, 2006).

5 .2 . P e r s p e c t iv a p a n o r m ic a

La altura orbital del satlite le permite detectar grandes espacios, proporcionando una visin amplia de los hechos geogrficos. Una fotografa area, escala 1:18.000 capta en una sola imagen una superficie aproximada de 16 km2, que asciende a unos 49 km2 en el caso de fotografas a mayor altitud (escala 1:30.000). Una imagen del sensor Landsat-TM nos permite contemplar 34.000 km1 en una sola adquisicin, llegndose hasta varios millones de kilmetros cuadrados los abarcados por una sola imagen del satlite meteorolgico NOAA. Determinados fenmenos de gran radio de cobertura se pueden delimitar a partir de estas imgenes, siendo de difcil percepcin para perspectivas ms locales. El abombamiento de la Meseta espaola, por ejemplo, fue detectado a partir de las primeras imgenes Landsat que se obtuvieron de nuestro pas (Alia et al., 1976), corrigiendo en parte la visin tradicional que se tenia de esta unidad del relieve. Sobre imgenes de satlite resulta ms asequible la deteccin de algunas fallas, fracturas o contactos litolgicos, lo que puede guiar en la localizacin de algunos recursos minerales (Short y Blair, 1986).

You have e i the r re a c h e d a p a g e tha t is un ava i lab le fo r v ie w in g o r re a c h e d you r v ie w in g l im i t fo r th isbo ok .


A n tena parablica Sistema do grabacin d o la seal. calibraciny correccin geomtrica

Fia 1.8. Sistema de recepcin de imgenes NO A A HRPT instalado en el departamento de Geografa de la Universidad de Alcal.

que se considera una de las caractersticas ms destacadas de la teledeteccin en la gestin de catstrofes (Scott, 1997). En la prctica, slo los satlites de escala ms global ofrecen transm isin directa al usuario final, siem pre que se disponga de las antenas receptoras adecuadas (fig. 1.8). El resto de los sistemas se reciben en tiempo real nicamente por la red de estaciones concertadas con la entidad propietaria del satlite, siem pre que ste se encuentre en el rea de grabacin de alguna antena, o de lo contrario se graban a bordo para su transm isin posterior. El usuario recibe las imgenes con un cierto desfase tem poral, que se dedica a la calibracin de los datos y el envi. La m ayor utilizacin de internet en la difusin de datos est acortando esos plazos, haciendo tambin posible el em pleo casi inmediato de las imgenes de alta resolucin espacial.

5 .7 . F o r m a t o d ig it a l

Como se coment ms arriba, el tratamiento digital de las imgenes agiliza el proceso de interpretacin, permite generar modelos cuantitativos e integrar los resultados con otro tipo de informacin geogrfica. Este enfoque integrado facilita una evaluacin ms real del paisaje, al considerar los principales elementos espaciales que lo conforman. Aun simplemente en el terreno de la visualizacin. el apoyo de los ordenadores permite observar el territorio con una precisin y plasticidad difcilmente abordable por otros medios. Este es el caso de las perspectivas tridimensionales, que combinan una imagen de satlite con un modelo topogrfico digital. El terreno puede as observarse desde distintos ngulos (fig. 1.9), de cara a disear trayectorias virtuales, o simular los efectos de distintas actuaciones sobre el territorio antes de que se produzcan, evitando asi prdidas irreparables.

Esta relacin de las ventajas que proporciona esta tcnica no implica, naturalmente, que consideremos a la teledeteccin espacial como una panacea para detectar


FlG. 1.9. Diversas perspectivas tridimensionales sobre el rea de Gestosa en Portugal, generadas a partir de datos lidarv ortofotografia.

cualquier problema que afecte al medio ambiente. Tambin presenta diversas lim itaciones. La ms importante es que la teledeteccin slo permite estimar aquellas variables que modifiquen el modo en que una cubierta refleja o emite energa, o en algunos sistemas la posicin de los objetos. En caso de que el fenmeno de inters no tenga, en consecuencia, un impacto sobre las caractersticas espectrales de la zona observada, no podr detectarse mediante teledeteccin. Por ejemplo, no pueden discriminarse sobre una imagen de satlite variables que se desarrollan en profundidad (como el perfil de un suelo) o las que se refieren al uso del territorio, siempre que no implique un cambio de cobertura: un gran centro comercial si implica un cambio de ocupacin del suelo, pero no el uso comercial minorista, habitualmente situado en el mismo edificio y por tanto, con la misma cubierta que un uso residencial en altura.

Relacionada con esta restriccin estara el hecho de que la mayor parte de los sensores de teledeteccin slo captan las caractersticas ms superficiales de una cubierta. Habitualmente no tenemos informacin de las capas ms profundas, tanto del agua como del suelo, y la observ acin se limita a lo que ocurre en los primeros centmetros o metros, dependiendo de las propiedades de la cubierta. En el caso de la vegetacin si puede extraerse informacin sobre capas inferiores, hasta una determinada cantidad de capas, pero con menor sensibilidad segn nos alejamos de la ms externa.

Otras limitaciones son derivadas del propio desarrollo de la tecnologa, que supongan restricciones en la resolucin espacial, espectral o temporal disponible, y que pueden no ser suficientes para resolver un cierto problema. Por ejemplo, los estudios de morfologa urbana hasta la llegada de los satlites comerciales de alta resolucin estaban seriamente limitados, y todava hay muchas otras aplicaciones que no son factibles con la resolucin de los sistemas actuales. Adems, la cobertura de nubes puede reducir notablemente en algunas zonas la frecuencia temporal proporcionada por estos sistemas espaciales, restringindose la observacin de esas reas a la proporcionada por los sistemas de radar (3.4.1).


Es obvio, en definitiva, que esta observacin es complementaria con otras tcnicas convencionales y que no invalida la importancia del trabajo de campo. En otras palabras, es una tcnica auxiliar ms. idnea en mltiples contextos y discreta en otros, en los que su aplicacin resulta slo un ensayo experimental.

6. Fuentes bibliogrficas

Como antes se indic la teledeteccin es una tcnica bastante reciente, pese a lo cual la produccin bibliogrfica resulta ya considerable. En el panorama internacional, se cuenta con numerosos congresos, revistas especializadas, manuales e informes de investigacin centrados en esta tecnologa. Esto explica la existencia de diversos catlogos bibliogrficos, y de varias series peridicas dedicadas a la recopilacin de literatura cientfica en este campo. Actualmente los buscadores de internet son las fuentes ms utilizadas para la bsqueda de informacin, si bien estn poco estructurados a veces, y resulta complejo extraer las ms relevantes.

En el capitulo de revistas especializadas, se cuentan Canadian Journal o f Remote Sensing, Geocarto International, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, International Journal o f Remote Sensing Photo gram m e tria, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Remote Sensing o f Environment, Remote Sensing Reviews y ISPR S Journal o f Photogrammetry and Remote Sensing. De ellas, las de mayor impacto (de acuerdo al Science Citation Index) son Remote Sensing o f Environment, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing , International Journal o f Remote Sensing y Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. En el mbito de habla hispana, conviene citar la Revista de Teledeteccin> que se publica semestralmente desde 1993, el boletn de la SELPER, y la revista Geo-focus, publicada exclusivamente en versin electrnica.

Los Congresos ms destacados son los que organizan las sociedades profesionales: International Society fo r Photogrammetryrand Remote Sensing (ISPRS), American Society' o f Photogrammetry and Remote Sensing (ASPRS). International Geoscience and Remote Sensing Society (1GARS), Remote Sensing and Photogrammetry Society (RSPS), y European Association o f Remote Sensing Laboratories (EARSeL). Tienen tambin gran prestigio la serie de congresos denominados International Symposium on Remote Sensing o f Environment, organizados por el ERIM, y los Pcora Symposium, tambin de la ASPRS, aunque centrados nicamente en aplicaciones medioambientales.

En cuanto a manuales de estudio, buena muestra del grado de desarrollo alcanzado por esta tcnica es la amplia gama de textos disponibles, una buena parte de ellos de reciente publicacin o reedicin (Alian, 1983; Asrar, 1989; Barret y Curtis, 1999o; Carter, 1986; Conway, 1997; Cracknell y Hayes, 1991; Curran, 1985; Drury, 1998; Elachi, 1987; Franklin, 2001; Gibson y Power. 20006; Gibson y Power, 2000a; Harper, 1983; Harris, 1987; Hobbs y Mooney, 1990; Holz, 1973; Hord. 1986; Jensen, 1996; Jensen, 2000: Kramer. 2002; Liang, 2004; Lillesand y Kiefer. 2000; Lo, 1986; McCIoy, 1995; M orain y Budge, 1996; Muller, 1988a; Pinilla, 1995; Quattrochi y Goodchild, 1997; Rees, 1999; Richards y Xia, 1999; Ruiz, 1994; Schowengerdt, 1997; Short, 2006; Sobrino, 2000; Swain y Davis, 1978; Szekielda, 1988; Thomas


et al., 1987a; Verbyla, 1995). Tambin se han publicado varios libros temticos, centrndose en la aplicacin de la teledeteccin al mbito urbano (Au, 1993; Lulla, 1993), edafologa y geologa (Drury, 1998; Mulders, 1987; Rencz y Ryerson, 1999; Short y Blair. 1986), hidrologa (Gower. 1994; Hall y Martinec, 1985; Robinson, 1985), climatologa (Barret, 1974; Carlcton, 1991; Conway, 1997), ecologa del paisaje (Frohn, 1998), vegetacin (Franklin. 2001; Hobbs y Mooney. 1990; Howard. 1991). incendios forestales (Ahem et al., 2001; Chuvieco. 1999a; Chuvieco, 2003), usos del suelo ( Lambin y Geist, 2006) o cambio global (Chuvieco, 2008a)

Para cuestiones didcticas resultan tambin de gran inters los catlogos y atlas de imgenes de satlite, que recogen abundantes ejemplos de imgenes sobre un determinado territorio o rea temtica de inters. Entre las obras ms interesantes se cuentan: M ission to Earth: Landsat views o f the World (NASA, 1976), Earth Watch (Sheffield, 1981) y M an ott Earth (Sheffield, 1983). Las tres estn basadas exclusivamente sobre imgenes Landsat. mientras Images o f Earth (Francis y Jones, 1984) incluye algunas fotografas tomadas desde el transbordador espacial norteamericano. Con un criterio ms cartogrfico, destaca la obra de la casa alemana Westerman, traducida posteriormente al ingls (Smith, 1984), asi como la cobertura de imgenes del Reino Unido (Bullard y Dixon-Gough. 1985), de Venezuela (Ruiz, 1992), magnficamente cuidado, de Siria (GORS, 1996), y de algunas regiones espaolas (M oreira y Ojeda, 1992; Sancho. 1992; Sancho y Chuvieco. 1986), y de paisajes de Iberoamrica (Sancho y Chuvieco, 1992), que presentan numerosos ejemplos de anlisis ambiental sobre las imgenes. Tambin con un enfoque cartogrfico conviene citar la obra de varios autores del Este europeo (Sagdejew, 1982), con la novedad de que incorporaron fotografas adquiridas por plataformas soviticas, poco accesibles hasta hace unos aos en los paises occidentales. Finalmente, los trabajos de la Institucin Smithsonian (Strain y Engle, 1993), de la Sociedad Audobon (National Audubon Societ\\ 1995), y de la National Geographic Societv {Naiional Geographic, 1999) abarcan un amplio abanico de sensores y pases. Sin duda, el ms destacado en su concepcin y presentacin es el ltimo, con magnficos ejemplos de imgenes procedentes de distintas misiones espaciales. En otro orden de cosas, diversas entidades cartogrficas publican series de orto-imgenes de distintos sensores (principalmente Landsal-TM ). a precios muy asequibles, lo que permiten extender al gran pblico la familiarizacin de estas imgenes (M artnez Vega. 1997).

C a p t u l o 2

PRINCIPIOS FSICOS DE LA TELEDETECCIN

Dos excesos: excluir la razn, y no admitir ms que la razn.

BLAiSE PASCAL. Pensamientos

En el capitulo anterior se presentaban algunos aspectos introductorios de las tcnicas analizadas en esta obra. En los dos prximos, se van a exponer los procesos que permiten la adquisicin de ia imagen, para dedicar el resto a las tareas de interpretacin. Para los cientficos con preocupacin por el medio ambiente, lo habitual ser que estos ltimos sean los que merezcan una mayor atencin. Sin embargo, como es obvio, la interpretacin de la imagen ser tanto ms rigurosa cuanto mayor conocimiento se tenga de los procesos que permitieron adquirirla.

1. Fundam entos de la observacin rem ota

Anteriormente se defini la teledeteccin como aquella tcnica que nos permite obtener informacin a distancia de los objetos situados sobre la superficie terrestre. Para que esta observacin remota sea posible, es preciso que entre los objetos y el sensor exista algn tipo de interaccin. Nuestros sentidos perciben un objeto slo cuando pueden descifrar ia informacin que ste les enva. Por ejemplo, somos capaces de ver un rbol porque nuestros ojos reciben y traducen convenientemente una energa luminosa procedente del mismo. Esa seal, adems, no es originada por el rbol, sino por un foco energtico exterior que le ilumina. De ahi que no seamos capaces de percibir ese rbol en plena oscuridad.

Este sencillo ejemplo nos sirve para introducir los tres principales elementos de cualquier sistema de teledeteccin: sensor (nuestro ojo), objeto observado (rbol) y flujo energtico que los pone en relacin y permite, en ltima instancia, detectar el objeto. En nuestro ejemplo, ese flujo procede del rbol por reflexin de la luz solar. Podra tambin tratarse de un tipo de energa emitida por el propio objeto (en caso de que furamos capaces de detectar el calor que emite), o incluso por el sensor (por ejemplo, si tuviramos una cmara equipada con flash). stas son, precisamente, las tres formas

Copyrightcd malcra!

4 6 TELEDETECCIN AMBIENTAL

lores de longitud de onda es continua, suelen establecerse una serie de bandas en donde la radiacin electro-magntica manifiesta un comportamiento similar. La organizacin de estas bandas de longitudes de onda o frecuencia se denomina espectro electro-magntico (flg. 2.3). Comprende desde las longitudes de onda ms cortas (rayos gamma, rayos X), hasta las kilomtricas (tele-comunicaciones). Las unidades de m edida ms comunes se relacionan con la longitud de onda. Para las ms cortas se utilizan micrmetros, mientras las ms largas se miden en centmetros o metros. Norm almente a estas ltimas (denominadas micro-ondas) se las designa tambin por valores de frecuencia (en Gigahertz, GHz 10 Hz).

Desde el punto de vista de la teledctcccin, conviene destacar una serie de bandas espectrales, que son las ms frecuentemente empleadas con la tecnologa actual. Su denominacin y amplitud varan segn distintos autores, si bien la terminologa ms comn es la siguiente:

Espectro visible (0.4 a 0,7 \un). Se denomina as por tratarse de la nica radiacin electro-magntica que pueden percibir nuestros ojos, coincidiendo con las longitudes de onda en donde es m xima la radiacin solar. Dentro de esta regin, suelen distinguirse tres bandas elementales, que se denominan azul (A: 0.4- 0,5 nm). verde (V: 0,5-0,6 jm), y rojo (R: 0,6-0,7 nm), en razn de los colores primarios que nuestros ojos perciben a esas longitudes de onda.

Infrarrojo cercano (IRC: 0.7 a 1.3 \im). Tambin se denomina infrarrojo prximo, reflejado o fotogrfico, puesto que parte de l puede detectarse a partir de pelculas dotadas de emulsiones especiales. Como veremos luego, resulta de especial importancia por su capacidad para discriminar masas vegetales y concentraciones de humedad.

Infrarrojo medio (IRM: 1.3 a 8 \xm). En esta regin se entremezclan los procesos de reflexin de la luz solar y de emisin de la superficie terrestre. En el primer caso, hablamos de infrarrojo de onda corta (Short Wave Infrared , SWIR), que se sita entre 1,3 y 2,5nm y resulta una regin idnea para estimar el contenido de humedad en la vegetacin o los suelos. La segunda banda de inters est comprendida entre3 y 5 nm, y suele denominarse ms propiamente como infrarrojo medio (IRM), siendo determinante para la deteccin de focos de alta temperatura (incendios o volcanes activos).

Infrarrojo lejano o trmico (IRT: 8 a 14 \vn)y que incluye la porcin emisiva del espectro tenrestre, en donde se detecta el calor proveniente de la mayor parte de las cubiertas terrestres.

Micro-ondas (M, por encima de I mm)> con gran inters por ser un tipo de energa bastante transparente a la cubierta nubosa.

Ms adelante se estudiar el comportamiento espectral de las principales cubiertas terrestres en cada una de estas bandas del espectro. Antes de ello, convendr introducir algunos conceptos y unidades de medida comnmente empleados en teledeteccin.

Copyrightcd malcra!

Frecuencia (MHz)

Fi


tantes que permiten explicar ese comportamiento, as como los factores que intervienen en su variacin. Esta base permitir abordar una interpretacin ms rigurosa de la imagen finalmente obtenida por el sensor.1

De acuerdo a la frmula {2.3}, la cantidad de energa que contiene un flujo radiante es inversamente proporcional a su longitud de onda. Esta relacin entre flujo de energa y longitud de onda puede establecerse con mayor rigor gracias a la ley de Planck:

2nhc*he .

exp - 1aJT

{2.4}

donde M n1) indica la emitancia radiativa espectral de un cuerpo negro a una determ inada longitud de onda (?.); h es la constante de Planck (6,626 x 10"u W s2); k , la constante de Boltzmann (1,38 x 10'23 W s2 K*1); c, la velocidad de la luz; /, la longitud de onda, y I la temperatura absoluta de un cuerpo negro (en Kelvin. K). Esta frmula se puede simplificar sustituyendo algunos trminos por constantes:

M ., = --------- ^ ------- {2.5!AxN exp -1

XT

donde c, puede sustituirse por 3,741 x io 8 W m 2nm* y c: por 1,438 x 104 nm K.En pocas palabras, la frmula de Planck nos seala que cualquier objeto por enci

ma del cero absoluto (-273 C) radia energa, y que sta aumenta con la temperatura. A la vez, a mayor temperatura, ese cuerpo radiar con ms intensidad en longitudes de onda ms cortas. De esta frmula podemos reconstruir la curva de emitancia de un cuerpo negro a distintas temperaturas (fig. 2.5). El grfico es muy interesante para conocer el comportamiento radiativo de un objeto, siempre que conozcamos su temperatura y su emisividad; esto es, su grado de similitud con un cuerpo negro.

A partir de la frmula de Planck puede calcularse la longitud de onda a la que se produce la mxima em itancia de un cuerpo negro conociendo su temperatura. Esta es la llamada ley del desplazamiento de Wien:

1 2^ 98 V* = - p - n m K {2.6}

donde la temperatura (7) est expresada en Kelvin. Esta ley tiene una gran importancia para seleccionar la banda ms conveniente para detectar un objeto a una determinada temperatura. Por ejemplo, si asumimos que un incendio forestal presenta una temperatura de combustin prxima a los 800 K, la ley de Wien nos permite situar en3,6 ^m (1RM) la banda espectral ms adecuada para su deteccin. Por su parte, el Sol

I. El lector interesado en una mayor profiindizacin en estos principios fsicos puede consultar otros manuales ms especializados com o los de A srar (1989), Slater (1980) o Sobrino (2000).

opyrighted material

PRINCIPIOS FSICOS DE LA TKLEDETECCIN 5 1

Longitud de ond* (f*m)

FlC. 2.5. Emitancia espectral Je un cuerpo negro a distintas temperaturas.

con una temperatura radiante prxima a los 6.000 K presenta su mxima em itancia en la regin del espectro visible (centrada en tomo a 0,5 nm).

Integrando la emitancia espectral de un cuerpo negro para todas las longitudes de onda, podemos calcular el total de energa que radia por unidad de superficie. Esta es la ley de Stefan-Boitzmann:

A/, = o74 {2.7}

donde o es la constante de Stcfan-Boltzmann (5,67 x 10* W m K"1). y F ia temperatura en Kclvin. A consecuencia de esta frmula, resulta evidente que la em itancia global de un objeto es una funcin de su temperatura, y que pequeos cambios en sta suponen notables modificaciones en su emitancia radiante. Por otra parte, conociendo la temperatura de un objeto emisor, podemos tambin estim ar la irradiancia incidente sobre el sensor, por cuanto emitancia e irradiancia son funcionalmente equivalentes. Hasta aqu, hemos supuesto que las superficies naturales se comportan como cuerpos negros, lo que implica una notable simplificacin. Por ello, se han de corregir las frmulas anteriores aadiendo un nuevo parmetro, la emisividad (e), que nos indica la proporcin de energa emitida por un objeto (Ai) frente a un cuerpo negro a la misma temperatura (A/):

Co n u r i n h f r v i m r 1vpynyMiiAJ mcu


M - l M k {2.8}

Un cuerpo negro indica un emisor perfecto; esto es. un objeto que absorbe y emite toda la energa que recibe. Se habla de cuerpos blancos o reflectores perfectos, cuando no absorben nada de la energa incidente, sino que la reflejan por completo (emisividad = 0), mientras seran cuerpos grises aquellos objetos que absorben y em iten de forma constante en distintas longitudes de onda. Cuando la emisividad vara con la longitud de onda, se emplea el trmino de radiador selectivo, que es lo ms frecuente en la naturaleza.

A partir de las frmulas {2.4} a {2.8} podemos estimar la emitancia total y espectral de un objeto conociendo su temperatura absoluta, siendo aqulla tanto mayor cuanto ms alta sea sta. En definitiva, la energa emitida desde un objeto es primariamente una funcin de su temperatura. Pequeos cambios en sta suponen una modificacin sensible de la emitancia total, de acuerdo a {2.7}. Adems, conociendo la temperatura de un objeto o cubierta de inters y dado que pueda estimarse su emisividad , ser posible determinar la banda del espectro ms idnea para su discriminacin.

Con estas nociones puede abordarse el comentario ms detallado de las tres regiones del espectro en donde se realizan procesos de teledeteccin: longitudes de onda cortas (desde el visible al SWIR), medias (IRM y trmico) y largas (micro-ondas).

5. El dom inio solar del espectro

5.1. C a r a c t e r s t ic a s d e l a r a d ia c i n s o l a r .I n t e r a c c i n c o n l a s c u b ie r t a s t e r r e s t r e s

Denominamos espectro solar al rango de longitudes de onda directamente dependientes de la radiacin, comprendidas entre el visible y el SW IR (0.4 a 2.5 |im).

Para una m ejor com prensin de estas bandas espectrales, conviene analizar con ms detenim iento en este apartado las caractersticas radiativas del Sol, fuente p rimordial de energa radiante en nuestro planeta. Ms adelante nos detendremos a analizar el com portam iento de las principales coberturas terrestres frente a este tipo de radiacin.

El Sol se encuentra a una temperatura radiante prxima a los 6.000 K. Esto implica, segn la ley de Wien, que su mxima emitancia espectral se produce en tom o a las 0.48 jim, coincidente con el color verde apreciado por nuestros ojos. La curva espectral de la radiacin solar se asemeja bastante a la de un cuerpo negro a esa temperatura, tal y como aparece en la figura 2.6. La radiancia solar que al llegar al techo de la atmsfera es inferior a sta, especialmente a partir de 2,5 Jim, donde ya es muy escasa, y empieza a ser dominante la radiacin trmica emitida por cuerpos calientes (incendios. volcanes, etc.) a partir de 3 nm y por la superficie terrestre (a partir de 8 \xm). Si comparamos la radiancia solar que llega a la atmsfera terrestre con la que esperaramos para un cuerpo negro a la temperatura radiativa del Sol, se observa que es sensiblemente ms baja (fig. 2.6). Esto es debido a que la Tierra slo capta una pequea parte de la emitancia solar, en funcin de su tamao y de la distancia a la que se encuentra (Markham y Barker, 1987). Adems, parte de la radiacin solar que llega al te-

teledeteccionambientallisto-120517104904-phpapp02

Documents

Transcript of teledeteccionambientallisto-120517104904-phpapp02