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Timestamp: 2020-07-05 06:17:27+00:00

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Elaborado por:: Francisco Eugenio González Javier Marcello Ruiz Ferran Marqués Acosta | Sensores remotos | Infrarrojo
Elaborado por:: Francisco Eugenio González Javier Marcello Ruiz Ferran Marqués Acosta
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Propagacion de las ondas electromagneticas
Color natural.docx
Angle Was the Photon Scattered
5. Taller Evaporacion y Evapotranspiracion
Curso Basicodeinstalacionalarmas 111114084757 Phpapp02
Manual de Camara Termografica
FUNDAMENTOS BÁSICOS DE LA RADIOLOGÍA 2014.pdf
Efectos Wi Fi
Riesgos Beneficios Relacionados Mantenimiento Sistemas Detectores Fugas EESS
Transfencia de Calor Explicacion
Francisco Eugenio González Javier Marcello Ruiz Ferran Marqués Acosta
En el marco de la II Convocatoria del Programa de Cooperación Transnacional Madeira-Azores-Canarias (MAC) 2007/2013, dentro del Eje 3 - Cooperación con Terceros Países y articulación de la Gran Vecindad - se aprobó el proyecto “Programa para el desarrollo de redes tecnológicas y de aplicación de datos de teledetección en África Occidental”, con acrónimo TELECAN y código MAC/3/C181, promovido por la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC) y la Sociedad de Promoción Económica de Gran Canaria (SPEGC), y cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional en un 85%.
El proyecto TELECAN es un proyecto a tres años, liderado por la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria y que tiene como objetivo general el desarrollo de productos y servicios de teledetección en sectores de actividad estratégica en la región de Canarias y África Occidental, a través de un trabajo colaborativo entre instituciones universitarias de Canarias, Marruecos, Mauritania, Senegal y Cabo Verde.
Tutorial TELECAN
Este Tutorial de Teledetección Espacial tiene una orientación técnica y empresarial, siendo su objetivo global, además de mejorar la formación y las capacidades de los socios del proyecto y del tejido investigador y empresarial canario en materia de teledetección, el estimular el uso de la teledetección y la generación de productos y servicios de valor añadido. Los objetivos específicos son los siguientes:
 Dotar de conocimientos sobre la teledetección espacial, los fundamentos físicos, los sensores y misiones existentes y los productos terrestres, atmosféricos y marinos que pueden obtenerse.
 Adquirir conocimientos sobre las técnicas de tratamiento digital de imágenes de teledetección orientadas a la mejora y extracción de la información de interés para cada aplicación.
 Conocer las diversas fuentes de datos disponibles para la obtención de imágenes.
 Conocer y manejar adecuadamente las principales herramientas software existentes.
 Adquirir las capacidades y habilidades para la generación de productos y servicios de teledetección y para la extracción de la mayor cantidad de información de las imágenes procedentes de satélites de observación de la Tierra.
Centrándonos en las necesidades formativas y desglosando el objetivo fundamental de este Tutorial, podemos agrupar las necesidades en:
 Fomentar el uso de la teledetección.
 Facilitar el intercambio de los recursos y conocimientos de la
 Cubrir las necesidades formativas de los usuarios (formación
 Extender el uso a nuevos usuarios (empresas y corporaciones).
 Establecer objetivos docentes comunes.
Finalmente, resaltar que este TUTORIAL TELECAN, que se presenta a continuación, contiene las iniciativas y aportaciones de las instituciones universitarias de Canarias, Marruecos, Mauritania, Senegal y Cabo Verde, en las diferentes reuniones presenciales de seguimiento del proyecto que se han celebrado en Gran Canaria (2010), Senegal (2011) y Agadir (2012), así como de instituciones públicas y empresas vinculadas al sector de la teledetección del Archipiélago Canario.
El presente documento denominado "TUTORIAL DE TELEDETECCIÓN TELECAN", elaborado conjuntamente por los responsables científicos del proyecto Telecan (Francisco Eugenio/Javier Marcello, ULPGC y Ferran Marqués, UPC) según acuerdo de la Comisión de Seguimiento del Telecan, se estructura en dos partes diferenciadas: Formación (fundamentos teóricos) y Capacitación (fundamentos prácticos).
1.- Fundamentos de Teledetección Espacial
2.- Sensores y Misiones Espaciales de Teledetección
3.- Aplicaciones de la Teledetección
4.- Modelado Radiométrico, Atmosférico y Geométrico
5.- Procesado de Imágenes de Teledetección
1.- Obtención y Análisis de Imágenes Teledetección
2.- Herramientas Software de Procesado de Imágenes
3.- Modelado y Procesado de Imágenes de Teledetección
1. Fundamentos de Teledetección Espacial
La teledetección o percepción remota (‘Remote Sensing’) es una disciplina científica que integra un amplio conjunto de conocimientos y tecnologías utilizadas para la observación, el análisis y la interpretación de fenómenos terrestres y atmosféricos. Sus principales fuentes de información son las medidas y las imágenes obtenidas con la ayuda de plataformas aéreas y espaciales.
Como su nombre indica, la teledetección supone la adquisición de información a distancia, sin contacto directo con el objeto estudiado. Tú mismo, al leer estas líneas, estás efectuando un acto de percepción remota: un ente físico, la luz que emana de la fuente emisora, en este caso la pantalla de su PC, atraviesa cierta distancia hasta que es capturada por un sensor, los ojos, que la envían a un procesador, tú cerebro.
La adquisición de información a distancia implica la existencia de un flujo de información entre el objeto observado y el captador. El portador de esta información es la radiación electromagnética, esta puede ser emitida por el objeto o proceder de otro cuerpo y haber sido reflejada por este. Todos los cuerpos (planetas, seres vivos, objetos inanimados) emiten radiación electromagnética; la cantidad y tipo de esta radiación emitida depende fundamentalmente de su temperatura.
Los actuales sistemas de teledetección, a diferencia de los existentes en los inicios del desarrollo de estas tecnologías, han experimentado un vertiginoso desarrollo, especialmente en la última década, siendo una tecnología imprescindible en el seguimiento de múltiples procesos que afectan a la superficie terrestre y atmósfera circundante, de gran impacto, especialmente, para nuestro planeta, como puede ser el cambio climático, la deforestación, la desertificación, etc.
Así, existen sistemas de satélites operacionales que muestrean prácticamente todas las regiones del espectro electromagnético, con resoluciones espaciales desde 0.5 a 5.000 m. El gran interés por parte de la comunidad científica en estudios espacio– temporales de cambios globales, monitorizaciones del entorno y los efectos humanos sobre el mismo, conlleva necesariamente la utilización de datos de teledetección.
Los sistemas de teledetección, particularmente aquellos ubicados sobre satélites, proporcionan una visión repetitiva y sinóptica de la Tierra de inestimable valor en su monitorización y análisis del efecto de las actividades humanas sobre la misma como puede ser la evaluación y monitorización del entorno (crecimiento urbano, residuos peligrosos), detección y monitorización de cambios globales (reducción del ozono atmosférico, deforestación, calentamiento global), exploración, tanto de recursos no– renovables (minerales, petróleo, gas natural) como de recursos naturales renovables (océanos, bosques, terrenos), meteorología (predicción meteorológica, procesos dinámicos atmosféricos), mapeado (topografía, utilización de tierras, ingeniería civil), etc.
 Estudiar los principios básicos, ventajas, limitaciones y elementos de un sistema de teledetección espacial;
 Conocer la evolución de la observación espacial de la Tierra;
 Conocer y entender los principios físicos de la teledetección espacial;
 Discriminar la información espectral procedente de las distintas cubiertas terrestres;
 Estudiar las órbitas de los satélites y las leyes físicas que las rigen;
 Observar e identificar los satélites visibles desde la Tierra.
CONTENIDOS Fundamentos de Teledetección Espacial
A. Fundamentos de Teledetección
1.1. CONCEPTOS BÁSICOS: DEFINICIÓN Y OBJETIVOS.
1.3. FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA TELEDETECCIÓN: RESPUESTA ESPECTRAL
CUBIERTAS TERRESTRES.
1.4. AGENCIAS Y ORGANISMOS PÚBLICOS DE TELEDETECCIÓN.
1.1. CONCEPTOS BÁSICOS: DEFINICIÓN Y OBJETIVOS
En un mundo globalizado, los ciudadanos están informados, a diario, sobre la presencia y los efectos de diversos fenómenos naturales tales como los terremotos, tsunamis, erupciones volcánicas, incendios forestales o inundaciones, …
Además, el ser humano siempre ha tenido un interés especial en contemplar la naturaleza y observar los rasgos del territorio
La teledetección constituye una herramienta fundamental al proporcionar imágenes de satélites de observación de la Tierra, adecuadas para las múltiples aplicaciones deseadas.
“TELEDETECCIÓN: Técnica aeroespacial que utiliza la energía electromagnética para la captación de datos de la superficie terrestre y atmósfera circundante, mediante
“ISPRS: Medida o adquisición de información de ciertas propiedades de un objeto o fenómeno, según un sistema de registro que no está en contacto físico con el objeto o fenómeno estudiado”
TELEDETECCIÓNTELEDETECCIÓN ACTIVAACTIVA
 OBJETIVO FUNDAMENTAL DE LA TELEDETECCIÓN:
“Ampliar notablemente nuestro conocimiento del medio que nos rodea, facilitando la interpretación de los múltiples procesos que afectan al planeta”
 TELEDETECCIÓN: ESQUEMA GENERAL FUNCIONAMIENTO
1.- Fuente de energía. 2.- Cubierta terrestre. 3.- Atmósfera. 4.- Sistema sensor. 5.- Sistema de recepción. 6.- Procesado Imágenes. 7.- Intérprete y/o usuario.
 TELEDETECCIÓN: HERRAMIENTA DE INFORMACIÓN ESPACIAL
 Cobertura global y periódica de extensas zonas de la Tierra.
 Observación multiescala.
 Información sobre regiones no visibles del espectro.
 Tratamiento digital de las imágenes recibidas.
No se obtienen modelos con elevada precisión comparativamente con observaciones in situ o fotografía aérea.
 TELEDETECCIÓN: TECNOLOGÍAS COMPLEMENTARIAS
 Observaciones in-situ
 Fotografía aérea
Daedalus 1268 (INTA)
 ACONTECIMIENTOS RELEVANTES
 El invento de la fotografía hizo posible la teledetección.
 La teledetección tuvo su origen en 1860 con la fotografía de la superficie terrestre tomada desde un globo por Tournachin.
 Primer satélite de observación de la Tierra en 1960 (TIROS-I).
 Actualmente existen múltiples Agencias Públicas y Privadas y Centros de Enseñanza e Investigación que trabajan activamente en el campo de la teledetección.
1.3. FUNDAMENTOS FÍSICOS: RESPUESTA ESPECTRAL
CUBIERTAS TERRESTRES
 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO: FUENTES Y USOS DE LAS BANDAS DE FRECUENCIAS.
REGIONES ESPECTRALES UTILIZADAS PARA LA OBSERVACIÓN REMOTA DE LA TIERRA
 Espectro visible ( 0.4-0.7 m):Rango de frecuencias del ojo humano. Máxima radiación solar. Subdividido en tres bandas: R,G,B.
 Infrarrojo cercano ( 0.7-1.1 m): Denominado IR fotográfico o reflejado. Energía solar que reflejan los cuerpos. Comportamiento similar al espectro visible.
 Infrarrojo medio (1.1 –8 m): Se entremezclan radiación solar y emisión. La atmósfera afecta sensiblemente: aprovechado para medir concentraciones de vapor de agua, ozono, aerosoles
 Infrarrojo térmico (8-14 m): Radiaciones emitidas por los propios cuerpos. Se puede determinar la Tp de un cuerpo (IR térmico). Se puede disponer de imágenes a cualquier hora del día.
 Microondas (1mm-1m): Interés creciente de la Teledetección en esta banda. Las perturbaciones atmosféricas son menores y es transparente a las nubes. Se suelen utilizar sensores activos.
DE LA TIERRA: TRANSMISIVIDAD ATMOSFÉRICA
REGIONES ESPECTRALES UTILIZADAS PARA LA OBSERVACIÓN REMOTA
 TIPOS DE EMISIÓN APROVECHADA POR LA TELEDETECCIÓN
1. Radiación reflejada en la superficie terrestre emitida por el Sol: Depende de las características de la superficie u objeto (Ej.: Visión humana y del entorno).
2. Todo cuerpo cuya Tp se superior al cero absoluto (0ºK: -273ºC) emite energía en forma de radiación (Ej.: Emisión de una hoguera).
 LEYES DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
 Ley de Planck
Proporciona la radiancia espectral de un cuerpo negro en función de su temperatura.
Cualquier objeto con T > 0K radia energía.
T Energía
 Ley Desplazamiento de Wien
Para una temperatura dada, existe una máxima.
para la que la energía electromagnética es
Nos permite seleccionar la banda adecuada para la detección de un fenómeno si conocemos su rango de temperatura.
 Ley de Stefan-Boltzman
Proporciona la energía total emitida por un cuerpo negro a través de todo el espectro.
 Relación directa entre la temperatura y la cantidad de energía electromagnética que emite.
 Cuanto más caliente esté el objeto, más energía genera.
 Pequeñas variaciones en la temperatura Grandes variaciones en la energía emitida (T 4 ).
 Los cuerpos reales no son cuerpos negros.
 Reflectividad Espectral
Un cuerpo real tiene una emisividad y una reflectividad que varía con la longitud de onda  FIRMA ESPECTRAL
 Interacciones de la Atmósfera
 La atmósfera es una mezcla de gases. Tiene diferentes capas.
 La primera 80 kilómetros contiene más de 99% de la masa total de la atmósfera de la Tierra.
 Cuando la radiación EM viaja a través de la atmósfera: absorbida o dispersada
por las partículas de la atmósfera.
 La atmósfera también emiteIR térmico.
1.4. AGENCIAS Y ORGANISMOS PÚBLICOS DE
 PRINCIPALES AGENCIAS Y ORGANISMOS
A nivel regional (PET), nacional (PNOT-PNT), europeo (ESA) y mundial (NASA), las diferentes agencias espaciales siguen apostando por la teledetección con nuevas misiones, permitiendo su aplicación en infinidad de sectores estratégicos.
1. ESA: European Space Agency
Misiones de Observación de la Tierra controladas por la ESA
Misiones científicas: “Earth Explorers”
 GMES: El sistema europeo de monitorización de la Tierra
 GMES es una iniciativa conjunta de la Comisión Europea y de la Agencia Espacial Europea.
 El sistema GMES es una red de recogida y difusión de datos sobre el medio ambiente y la seguridad basada en observaciones espaciales e in situ de la Tierra.
 Este sistema servirá de apoyo a la toma de decisiones por las autoridades públicas y privadas en Europa y respaldará la investigación.
 GMES desarrolla servicios operativos, siguiendo el ejemplo de la meteorología, pero en otros ámbitos como:
1. Gestión de emergencias.
2. Monitorización de la calidad del aire.
3. Monitorización del suelo.
4. Monitorización del océano, etc…
Misiones que pueden contribuir a GMES
Misiones dedicadas a GMES
Sentinel–1: Misión SAR en banda C
 Aplicaciones:
 Monitorización del hielo marino y del ambiente ártico.
 Vigilancia marina
 Monitorización de los riesgos debidos a desplazamiento del suelo
 Mapas para organizar ayudas humanitarias en situaciones de crisis
 4 modos nominales de operación:
 strip map (80 km swath, 5x5 m res.)
 interferometric wide swath (250 km swath, 5x20m
 extra wide swath (400 km swath, 20x40 m res.)
 wave (5X5 m res, imágenes de 20x20 km)
 Órbita helio-sincrónica a 693 Km de altitud
 12 días de periodo nominal de revisita
 7 años de vida media, carburante para 12 años
Sentinel–2: Misión super-espectral
 Mapas de cobertura del suelo
 Mapas de riesgos y coberturas rápidas en caso de emergencias
 Mapas de vegetación y clorofila
 Super-espectrómetro con 13 bandas (VNIR & SWIR)
 Resolución espacial: 10, 20 y 60 m
 Swath: 290 km
 Masa de satélite: 1200 kg
 Periodo de revisita: 5 días (sin nubes) con 2 satélites
 órbita helio-sincrónica a 786 Km de altitud
Sentinel–3: Misión global oceánica y del suelo terrestre
 Color y temperatura de la superficie del mar y del suelo
 Topografía de la superficie del mar y de los glaciares
 Topografía de las zonas costera, lagos y hielo marino.
 Mapas de vegetación
 Masa de satélite: 1250 kg
 órbita helio-sincrónica a 814.5 Km de altitud
 periodo de revisita: 27 días
 PNOT: Programa Nacional de Observación de la Tierra por Satélite
 Prestaciones Satélite INGENIO
 Imágenes ópticas multiespectrales de alta resolución
 1 canal pancromático y 4 canales multiespectrales (R, G, B, NIR)
 Ancho de barrido: 60 Km.
 PAN resolución: 2.5 m
 MX resolución: 10m
 > 600 imágenes/día (2.5 millones km2/día)
 Mínimo 6 coberturas anuales completas del territorio español (máx. 5º)
 Acceso lateral: ± 40º
 Min. tiempo de revisita: 3 días (40º ángulo de visión)
 Vida Útil: 7 años
 Masa: ± 750 Kg.
 Orbita helio síncrona. Altura: ~670 Km.
 LTDN ± 10:30h
Diferencia entre imágenes óptica y radar
El objetivo central del PET es estimular el desarrollo en Canarias de servicios basados en el uso de datos de teledetección y que sirva de motor para el desarrollo de aplicaciones y servicios operacionales integrando las capacidades existentes
 Integrar a todos los grupos de investigación, organismos y empresas de Canarias relacionados con el uso de la teledetección.
 Estimular la compartición y optimización de los recursos de teledetección disponibles en la Comunidad Autónoma de Canarias.
 Aumentar
 Servir de elemento motor para el desarrollo de nuevas aplicaciones y servicios operacionales basados en el uso de las imágenes de teledetección.
 Potenciar el desarrollo y creación de empresas de base tecnológica.
Con todo esto se pretende consolidar la capacidad científica, tecnológica e industrial en el ámbito de la teledetección en Canarias
 Áreas prioritarias
 Actividades de difusión
NASA MODIS RGB multitemporal images monitoring El Hierro submarine volcano
Monitoring and diffusion of submarine volcano information via web:
http://www.teledeteccioncanarias.es
 Instituciones:
 American Society of Photogrammetry and Remote Sensing.
 Centros de la NASA: Gooddard Space Flight Center, Ames Research Center, Jet Propulsion Laboratory (JPL).
 NOAA –National Oceanographic Administration Agency-.
 Canadian Center for Remote Sensing.
 Remote Sensing Society: NRSC, Reino Unido.
 Centre National d’Estudes Spatiales: CNES, Francia.
 Institute for Aerospace Survey and Earth Sciencies: ITC, Holanda.
 Institute for Remote Sensing Applications, Ispra, U.E.
 Asociación Española de Teledetección, …
 Departamentos Universitarios:
 Environmental Research Institute of Michigan.
 Laboratory for Applicatios of Remote Sensing, Univ. de Purdue, Indiana.
 Remote Sensing Unit, Univ. de California,
 Revistas Especializadas:
 IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing.
 International Journal of Remote Sensing.
 Photogrammetric Engineering and Remote Sensing.
 Remote Sensing of Environment.
 Remote Sensing Reviews,
 Congresos Internacionales:
 IGARSS.
 Remote Sensing Society.
 European Signal Processing.
 IASTED,
 Páginas WEB interesantes:
 http://www.itn.nl/~bakker/noaa.html (NOAA).
 http://www.gsfc.nasa.gov/SEAWIFS.html (NASA-SEAWIFS).
 http://www.sat.dundee.ac.nk/ (Est. de Dundee, Escocia).
 http://www.eumetsat.de/eu/ (Eumetsat)
 http://www.eurimage.it/ (Eurimage),
2.Sensores y Misiones Espaciales de Teledetección
Para atender las necesidades de los diferentes usuarios de datos coexisten muchos sistemas de teledetección, ofreciendo un amplio rango de parámetros espaciales, espectrales y temporales. Algunos usuarios pueden requerir coberturas frecuentes, con resoluciones espaciales relativamente bajas (meteorología). Otros usuarios pueden desear la mayor resolución espacial posible con coberturas repetidas sólo infrecuentemente (mapeado); mientras que algunos usuarios necesitan muy alta resolución espacial y cobertura frecuente, además de la disposición rápida de las imágenes (vigilancia militar). También los datos de teledetección pueden utilizarse para inicializar y validar grandes modelos computacionales, como los modelos climáticos globales (GCMs), con el objetivo de simular y predecir cambios en el entorno de la Tierra. En este caso, puede no ser necesaria una alta resolución espacial debido a los requerimientos computacionales, siendo esencial una calibración del sensor, en espacio y tiempo, precisa y consistente.
Amplio rango de parámetros espaciales, espectrales y temporales.
El inevitable e imparable avance tecnológico a lo largo de estos últimos años ha provocado la aparición y el continuo perfeccionamiento de los sensores embarcados en plataformas espaciales, mejorando sus resoluciones espaciales, espectrales, radiométricas y temporales, lo que redunda en un mayor nivel de detalle, precisión y cantidad de información que permite la utilización de estas imágenes en nuevas áreas de aplicación.
Así, cada día la Tierra es observada por una constelación de satélites. Son nuestros ojos en el espacio. Construidos y puestos en órbita por Agencias Espaciales y Organismos Internacionales, cada uno de estos satélites aporta información muy valiosa para ayudarnos a conocer mejor nuestro planeta y estudiar los efectos de la acción humana sobre el medio ambiente. Con estos datos podremos mejorar las condiciones de vida sobre la Tierra.
Sensores y Misiones Espaciales de Teledetección
En este tema se estudia el funcionamiento de los dispositivos que permiten captar las imágenes de teledetección y las plataformas que los soportan. Se dedica una especial atención a los distintos tipos de satélites de teledetección. La última parte de este capítulo se dedica a revisar las características de las misiones espaciales de teledetección más interesantes en este momento para el contexto de este proyecto TELECAN. Con la rapidez con la que se diseñan y ponen en órbita las misiones de teledetección espacial, necesariamente este TUTORIAL TELECAN debe irse actualizando mediante la información disponible de las diferentes Agencias Espaciales.
 Distinguir entre sensores y plataformas espaciales;
 Conocer los principales tipos de sensores usados en teledetección;
 Discriminar la información espacial, espectral, radiométrica y temporal a partir de las características espacio-temporales de los sensores y plataformas espaciales;
 Entender el funcionamiento de los satélites;
 Conocer las características de las principales misiones espaciales de observación de la Tierra.
Sensores y Sistemas Espaciales de Teledetección
2.1. SENSORES Y PLATAFORMAS
2.2. RESOLUCIÓN SENSORES
2.3. SISTEMAS ESPACIALES TELEDETECCIÓN
2.4. PARÁMETROS ORBITALES: TIPOS DE ÓRBITAS
2.5. MISIONES ESPACIALES:
 METEOSAT SEGUNDA GENERACIÓN
 NOAA-METOP
 LANDSAT / SPOT
 GEOEYE
 WORLDVIEW
 SENSORES
 Sistemas utilizados para la adquisición de la radiación emitida o reflejada.
 Carga de pago en los sistemas de teledetección espacial.
 Conversión de radiancia en niveles digitales.
Según la fuente de radiación:
Sensores pasivos: No iluminan al blanco, limitándose a recibir la energía emitida o dispersada por dicho blanco.
 Sensores
 Formas de Teledetección Formas de adquisición de información por el
 Por reflexión (a).
 Por emisión (b).
 Por emisión-reflexión (c).
2. Según la región del espectro utilizada:
 Sensores electro-ópticos: Visible e IR
Tecnologías de Escaneo
 Line scanner
 Wiskbroom scanner
 Pushbroom scanner
 Sensores de microondas
 Pasivo: Radiómetro de Microondas
 Activo:
 Altímetro Radar
 Escaterómetro de viento
 PLATAFORMAS
 Plataformas a distancias cortas
 Radares de instrumentación: miden la reflectividad de objetos y superficies.
 Sistemas tomográficos: aplicaciones biomédicas e industriales.
 Plataformas a grandes distancias: satélites, aviones/helicópteros.
 Consideraciones:
 Los aviones tienen mayor resolución espacial.
 Los satélites tienen mayor resolución temporal y de cobertura.
 Factores para la selección de una plataforma:
 La extensión del área a cubrir.
 La velocidad de desarrollo de los fenómenos a observar.
 Las características funcionales de los instrumentos y sensores.
 La disponibilidad y coste de los datos.
Satélites describiendo una órbita polar (500-1000 Km) o de baja altitud y satélites geoestacionarios (36000 Km.).
Imágenes de diferentes tipos de plataformas de teledetección
 RESOLUCIÓN ESPACIAL
 Especifica el tamaño del pixel de la imagen de teledetección.
 Menor separación entre objetos que puede ser resuelta por el sensor. Alta resolución espacial: 0.5 - 4 m Media resolución espacial: 4 - 30 m Baja resolución espacial: 30 - 1000 m
 Escalas de resolución espacial: Disminución de la resolución con la altura del
sensor de exploración.
 Variación resolución espacial con el ángulo de observación del sensor:
Tamaño efectivo del pixel sobre la Tierra (GIFOV) es mayor en las extremidades del campo de visión que en el nadir.
 RESOLUCIÓN ESPECTRAL
 Especifica el número de bandas espectrales en el que el sensor puede captar radiación.
 El número de bandas no es el único aspecto importante de la resolución espectral: La posición de las bandas en el espectro electromagnético es un aspecto clave.
 RESOLUCIÓN RADIOMÉTRICA
 Es la sensibilidad de un detector a las variaciones en la intensidad de la energía electromagnética emitida, reflejada o dispersada que está siendo detectada.
 Diferentes niveles de intensidad que pueden ser discriminados por el sensor dentro de una banda.
 RESOLUCIÓN TEMPORAL
 La resolución temporal específica la frecuencia de revisita de un satélite para una ubicación específica (depende de la latitud y la anchura del swath).
 El factor tiempo es importante cuando:
 Nubes persistentes ofrecen vistas directas limitadas de la superficie de la Tierra.
 Fenómenos de corta duración (inundaciones, mareas negras, etc).
 Fenómenos que cambian rápidamente (atmosférica).
Alta resolución temporal: < 1 día - 3 días
Media resolución temporal: 4 - 16 días
Baja resolución temporal: > 16 días
Relación entre todos los tipos de resoluciones: Compromiso
Elementos Sistema Espacial Teledetección
 SEGMENTO ESPACIAL
 Satélite:
 Plataforma espacial:
- Control de actitud
- TT&C (Tracking, Telemetry & Command)
Subsistemas Satélite Teledetección
Diferentes Subsistemas Plataforma Espacial
 Carga de pago: Equipamiento destinado a cumplir la aplicación específica.
 SEGMENTO TERRENO
 Arquitecturas
 Flight Operation Segment
- Estaciones terrenas TT&C.
- Centros de Control.
 Payload Data Segment
- Estaciones de Recepción.
- Centros de Procesado y Archivo.
- Centros Temáticos.
Diagrama de bloques estación terrena y TTC
Estaciones Programas Espaciales Landsat 5 & 7
Ejemplos Estaciones Terrenas
 MECÁNICA ORBITAL
 Órbita es la trayectoria que describe un cuerpo espacial alrededor de la Tierra.
principalmente determinado por la fuerza de atracción entre ambos
del satélite alrededor de nuestro planeta está
 Newton postuló que esa fuerza de atracción era proporcional a las masas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias entre ambos.
G = 6.672 10 -11 m 3 Kg -1 s -2 (Costante universal gravitatoria). M= 5.974 10 24 Kg (masa de la Tierra).
 Parámetros Cartesianos
Describe el movimiento por la órbita usando los vectores de posición y velocidad en un instante dado (epoch).Queda completamente definido con 6 parámetros: 3 posición y 3 velocidad.
SSppaaccee SShhuuttttllee SSTTSS6666
EPOCH 11/09/94
13:00:06.210 GMT
X : -410.1438489632090 Km
Vx: -6.009935717301647 Km/s
333.6855095962104 Km
Vy: -1.961230487490145 Km/s
Z : -406.9395999999989 Km
4.448585999999987 Km/s
 Parámetros Kepplerianos.
Información del tamaño, forma y orientación de la órbita en un instante de tiempo específico.
 Tipos de Órbitas
Cada MISIÓN espacial requiere una órbita específica
Km (GEO)
Polar- heliosíncrona
150 – 900 Km (LEO)
Km (MEO)
Baja órbita
28.5º ó 57º
Perigeo: 7971 Km Apogeo: 45.170 Km
 Circulares: LEO, MEO, GEO
 Elípticas
2.5. MISIONES ESPACIALES
 METEOSAT SEGUNDA GENERACIÓN
 Programa MSG
 El Programa MSG incluye 4 satélites, asegurando servicios hasta 2018.
 MSG-1 (Meteosat-8) se lanzó en 2002 y MSG-2 (Meteosat-9) en 2005.
 MSG-3 se ha lanzado en julio 2012.
Recepción EumetCast
NOAA-METOP
EUMETSAT Polar System (EPS) proporciona datos de las misiones METOP y NOAA
 LANDSAT / SPOT
 Satélites NASA-USGCS.
 LANDSAT 1 (1972)
 LANDSAT 2 (1975)
 LANDSAT 3 (1978)
 LANDSAT 4 (1982)
 LANDSAT 5 (1985)
 LANDSAT 6 (1993)
 LANDSAT 7 (1999)
 LDCM (LANDSAT 8) 2013
 Satélite Landsat 8
 Spacecraft: Landsat Data Continuity Mission (LDCM).
 Launch Vehicle: Atlas V-401
 Launch Date: Feb. 11, 2013
 SPOT
 SPOT (Satellite Pour l'Observation de la Terre) es un satélite óptico de media/alta resolución.
 Operado por Spot Image (Toulouse, Francia). Iniciado por CNES (Centre National d`Etudes Satiales) en los 70s.
 Lanzados con los Ariane 2, 3 y 4.
 SPOT 1 (1986) con 10 m PAN y 20 m MS.
 SPOT 2 (1990)
 SPOT 3 (1993)
 SPOT 4 (1998)
 SPOT 5 (2002) con 2.5 m/5 m PAN y 10 m MS.
Imágenes LANDSAT/SPOT
 GEOEYE Y WORLDVIEW
Misiones alta resolución: Los satélites de alta resolución son instrumentos muy complejos, con una demanda creciente por sus numerosas aplicaciones en campos muy diversos como: la cartografía, la identificación de recursos naturales, la gestión de riesgos y la defensa. Los más destacados son los siguientes:
Características Sensor Exploración
 Worldview 2
 Características Sensor Exploración
Órbita heliosincrónica, 770 Km de altitud.
 1 canal pancromático (0.5 m), 8 multiespectrales (2m).
 Periodo de revisita de 1.1 días (Max viewing angle 45º).
 Ancho de la escena 16.4 Km
3.Aplicaciones de la Teledetección
La teledetección nos ofrece hoy un panorama radicalmente distinto al de sus orígenes. Desde que en el año 1858 el fotógrafo francés Gaspar-Félix Tournachon elevó su globo sobre París para obtener la primera fotografía aérea, la teledetección ha tenido un desarrollo espectacular hasta alcanzar la moderna sofisticación de sensores instalados en satélites alrededor de la Tierra que muestrean, prácticamente, todas las regiones del espectro electromagnético posibles, consiguiendo resoluciones espaciales inferiores al metro. De esta manera, la teledetección espacial permite en la actualidad el estudio de nuestro planeta al proporcionar una visión sinóptica y repetitiva que posibilita la obtención de datos en un período corto de tiempo. Como contrapartida, las imágenes de teledetección únicamente nos pueden aportar información de la capa más superficial.
En este contexto, la teledetección es aplicable tanto en el ámbito marino, como terrestre, como atmosférico, permitiendo un análisis sistemático de multitud de parámetros geofísicos de un elevado interés para investigadores, empresas, administraciones y el público en general. Este capítulo del presente tutorial se centra en la descripción de las principales aplicaciones de la teledetección de interés mayoritario para la región de Canarias y África noroccidental, agrupadas en los tres ámbitos anteriores.
Respecto a las aplicaciones marinas hay que destacar que el océano es el elemento más influyente en el control a largo plazo de la estabilidad del clima de nuestro planeta. No en vano ocupa un 71% de la superficie terrestre e involucra un complejo entramado de relaciones entre procesos físicos, químicos, biológicos y geológicos. Es por ello que su estudio debe abordarse desde un punto de vista multidisciplinar. En este tutorial se analizarán aspectos vinculados a la oceanografía, monitorización costera, productividad marina, calidad de las aguas, etc. En concreto, se describirán parámetros como la temperatura superficial del mar, nivel del mar, salinidad, vientos sobre la superficie de los océanos, corrientes marinas, color del océano, calidad del agua, batimetría y clasificación béntica en zonas costeras.
Al referirnos al ámbito terrestre nos centramos en la corteza continental, que está formada por los continentes y sus plataformas continentales. Esta corteza tiene un grosor promedio de 35 km, aunque mediante teledetección solo es posible extraer información de las capas más superficiales. Con respecto a las aplicaciones terrestres de mayor importancia analizadas mediante teledetección, e incluidas en este tutorial, se puede destacar la gestión y monitorización del suelo, de los espacios vegetales y forestales, la cartografía, el urbanismo, la agricultura, el medioambiente, la prevención de riesgos, así como las aplicaciones relacionadas con la defensa y seguridad.
La atmósfera terrestre es la parte gaseosa de la Tierra, siendo por tanto la capa más externa y menos densa del planeta. Está constituida por varios gases que varían en cantidad según la presión a diversas alturas, destacando principalmente el oxígeno (21%) y el nitrógeno (78%). La teledetección, desde hace décadas, es una herramienta fundamental en el estudio y análisis de las condiciones atmosféricas a nivel local y regional. En este tutorial se presentarán los principales parámetros asociados a las predicciones meteorológicas, el estudio de los gases de la atmósfera y en especial los de efecto invernadero, la prevención de catástrofes, las energías renovables, la calidad del aire, la concentración de aerosoles, etc.
 Presentar las aplicaciones marinas de la teledetección espacial, identificando los parámetros físicos, biológicos, químicos y geológicos de mayor importancia y analizar los principales sensores y productos disponibles para cada uno de ellos.
 Describir las aplicaciones terrestres de la teledetección espacial, identificando las áreas de aplicación de mayor interés y detallando los principales productos disponibles y sus características fundamentales.
 Estudiar las aplicaciones atmosféricas de la teledetección espacial, presentando, tanto aquellos productos operacionales para la predicción meteorológica como aquellos productos vinculados con la investigación científica de la atmósfera.
CONTENIDOS Aplicaciones de la Teledetección
3.1 APLICACIONES MARINAS DE LA TELEDETECCIÓN.
3.2 APLICACIONES TERRESTRES DE LA TELEDETECCIÓN.
3.3 APLICACIONES ATMOSFÉRICAS DE LA TELEDETECCIÓN.
3.1. APLICACIONES MARINAS DE LA TELEDETECCIÓN
Principales parámetros a estudiar con teledetección:
• Temperatura superficial del mar (SST)
• Altura del mar (SSH)
• Salinidad (SSS)
• Vientos en superficie
• pH, calcita, etc
• Color del océano
• Blooms de algas
• Sebadales
• Gestión costera
• Batimetría (erosión, sedimentación, etc.)
A continuación se describen los parámetros más importantes:
 TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MAR (SST)
Es la temperatura del agua en la capa superficial del océano.
Antes de 1980s las medidas se obtenían de instrumentos instalados en la costa, barcos o boyas. A partir de 1980s la mayoría de la información global de SST procede de estimaciones de satélite.
 El océano emite radiación en el IR térmico y en la banda de las microondas. El nivel recibido varía con la temperatura del mar.
 Hay radiómetros trabajando en esas bandas para medir la SST.
 La radiación del IR térmico procede de la capa más superficial (primeros 10 µm). La radiación de microondas procede del primer milímetro (1 mm) superficial.
 Sensores en el IR tienen mejor resolución (1 km) que los de microondas (25 km) pero se ven afectados por las nubes que absorben la radiación emitida.
 Radiómetros en el IR térmico
 Métodos multibanda para estimar SST
La combinación lineal de las radiancias medidas en 2 bandas de la misma ventana atmosférica proporciona una buena estimación de la radiación emitida.
Obtención de los coeficientes (a i ):
- Teórica: modelo de transferencia radiativa
- Regresión: datos in-situ y temperaturas de brillo
La gran variabilidad del ángulo de observación supone un término adicional debido a la diferencia de camino óptico para atravesar la atmósfera:
Ejemplo de imágenes de temperatura superficial del mar a partir de imágenes en el IR térmico
 Radiómetros de Microondas
 Ventajas: La radiación no se ve afectada por las nubes y es más fácil de corregir los efectos atmosféricos
 Desventajas: Debido a la menor intensidad de la señal en la curva de radiación de Planck de la Tierra en la región de las microondas, la precisión y la resolución es más pobre para la SST estimada de las mediciones de microondas pasivas en comparación con la SST obtenida de las mediciones usando el infrarrojo térmico. La rugosidad de la superficie del mar, generada por el viento y las precipitaciones, también afectan a la señal de microondas.
Medidas de SST se hacen habitualmente usando el canal cercano a 7 GHz y con una corrección de vapor de agua gracias a las observaciones a 21 GHz. Otras frecuencias utilizadas para la corrección de la rugosidad del mar (incluyendo la espuma), la precipitación y el mínimo efecto que provocan las nubes sobre la radiación de microondas son 11, 18, y 37 GHz.
 Instrumentos de microondas pasivos utilizados para obtener SST:
- Scanning Multichannel Microwave Radiometer (SMMR en Nimbus-7 y Seasat)
- Tropical Microondas Imager (TMI en el Tropical Rainfall Measuring Mission)
- Advanced Microwave Scanning Radiometer (AMSR en Aqua y II ADEOS)
- WindSat en la misión Coriolis.
Ejemplo de imagen de temperatura superficial del mar a partir de radiómetros de microondas
 ALTURA DE MAR
La topografía de la superficie marina es la altura de la superficie del océano con relación a un nivel de no movimiento definida por el geoide (superficie geopotencial constante que representa la forma de la superficie marina si el océano no estuviera en movimiento). Las variaciones de la topografía superficial del mar pueden ser de hasta 2 metros y se originan por la circulación oceánica, la temperatura y salinidad.
La topografía proporciona información sobre las mareas, la circulación y la distribución de calor y masa en el océano global de la Tierra.
La altura de la superficie marina (Sea Surface Height SSH) se mide usando mareógrafos o usando altímetros embarcados en satélites. La altimetría combina la determinación precisa de la órbita con la medida de la distancia hasta la superficie del océano mediante pulsos de microondas. La medida fiable no es el parámetro absoluto sino la Anomalía en la Altura Superficial del Mar (SSHA).
Satélites de altimetría básicamente determinan la distancia desde el satélite a la superficie objetivo mediante la medición del tiempo de ida-vuelta transcurrido en un pulso de radar enviado a la superficie.
Los altímetros radar permanentemente transmiten señales a Tierra, y reciben el eco de la superficie. La órbita de los satélites tiene que ser conocida con precisión (sistema Doris) y su posición se determina con relación a una superficie de referencia arbitrario, un elipsoide.
K u (13,6 GHz) es la banda de frecuencia más utilizada (Topex/Poseidón, Jason-1,
Envisat, ERS, etc).
Geos-3 y Seasat sentaron las bases para una nueva generación de satélites oceánicos.
En la década de 1980, sólo Geosat se puso en órbita, cuyos datos estaban clasificados en un primer momento.
En la década de 1990, Topex/Poseidón, con un preciso sistema de orbitografía y localización como Doris permitió una mejor precisión de la localización por satélite y posibilitó la monitorización de las variaciones de altura de la superficie del mar
Con ERS-1 (y ERS-2 después), la altimetría comenzó a proporcionar información vital para una comunidad de usuarios mayor.
Jason-1 Y Jason-2, con un ciclo de repetición relativamente corto (10 días), permitieron observar el mismo punto en el océano con mayor frecuencia. Ambos satélites cuentan con un lapso de tiempo de 5 días.
Envisat, tuvo un ciclo más largo (30 días a partir de noviembre de 2010), pero un espaciado menor entre bandas de exploración (90 kilómetros en el ecuador).
 Anomalías en temperatura y Altura
Aplicación combinando datos de temperatura y altura del mar: El Niño
El Niño es causado por la irrupción ocasional de aguas superficiales cálidas en el Pacífico junto a las costas de Perú y Ecuador. El Niño trae patrones climáticos severos, tales como las sequías, inundaciones y ciclones.
Ahora es posible predecir El Niño a partir de los datos oceánicos.
• El Niño / La Niña son patrones cuasi periódicos que ocurren a través de la zona tropical del Océano Pacífico aproximadamente cada cinco años.
• La Niña es un fenómeno océano-atmósfera que es la contraparte de El Niño. Durante un período de La Niña, la temperatura superficial del mar en la zona ecuatorial del Océano Pacífico Centro Oriental será más baja de lo normal entre 3-5 ° C
 SALINIDAD
• Se define en el océano como los gramos de sal por cada 1000 gramos de agua.
• 1 gramo de sal por cada 1000 gramos de agua se define como 1 PSU (unidad práctica de salinidad). En mar abierto el intervalo de salinidad es generalmente de 32 a 37 psu.
• La salinidad varía debido a la evaporación y la precipitación sobre el océano, así como a las descargas fluviales y al deshielo.
• Junto con la temperatura, es un factor importante en la contribución a los cambios en la densidad del agua de mar y, por lo tanto, en la circulación del océano.
• Mientras que la temperatura superficial del mar se ha medido desde el espacio durante más de 3 décadas, la tecnología para medir la salinidad superficial del mar desde el espacio sólo ha surgido recientemente. Dado que los océanos tienen 1.100 veces la capacidad calorífica de la atmósfera, la circulación de los océanos se convierte en un aspecto crítico para la comprensión de la transferencia de calor a través de la Tierra y por lo tanto la comprensión del cambio climático
• La Salinidad Superficial del Mar (SSS) puede ser medida por radiómetros de microondas pasivos trabajando en torno a 1,4 GHz.
• La potencia recibida por el radiómetro es proporcional a la emisividad de microondas y a la temperatura de la superficie del océano. La sal aumenta la reflectividad y disminuye la emisividad del agua. Así, si la temperatura del agua se puede conseguir por otros medios, la salinidad puede deducirse de la radiación recibida.
• La teledetección por satélite no podía medir la salinidad hasta el año 2009 con el lanzamiento de la plataforma de SMOS (ESA). SMOS Mide la SSS utilizando 24 radiómetros de bajo de ruido en cada brazo de 4,5 m de la antena en forma de Y. La precisión es de 0.1-0.2 psu y la resolución de alrededor de 35 km.
• Aquarius (NASA) fue lanzado en 2011 e incluye un radiómetro más un dispersómetro para medir la salinidad y tener en cuenta los efectos de la rugosidad de la superficie del mar en la señal que llega al radiómetro.
Misiones para medir Salinidad
1 er Mapa global de Salinidad (SMOS)
Mapas de Salinidad (AQUARIUS)
 VIENTOS EN SUPERFICIE
• El viento oceánico es el movimiento de la atmósfera relativo a la superficie del océano.
• Típicamente, los vientos sobre el océano son medidos con anemómetros muy cerca de la superficie e instalados en boyas, plataformas o barcos. Los vientos también se pueden medir remotamente utilizando radares doppler que pueden obtener el viento marino (el alcance se limita normalmente a varios cientos de kilómetros debido a la atenuación de la señal).
• Más recientemente, los avances en los satélites de teledetección han permitido mediciones de viento casi superficiales mediante el uso de instrumentos pasivos y activos.
Radiómetros pasivos: La superficie del océano responde rápidamente al movimiento del aire por encima, que proporciona un patrón de rugosidad distinto dependiendo de la velocidad relativa y de la dirección del viento con respecto a la superficie del océano. La rugosidad de la superficie del océano proporciona un "brillo" específico que puede ser detectado utilizando radiómetros de microondas pasivos y que puede ser traducido con precisión a la velocidad del viento cerca de la superficie.
microondas son sensibles a la dispersión de Bragg, que es un tipo característico de ondas superficiales, a escala centimétrica, conocidas como ondas capilares. Éstas están directamente influenciadas por cambios en los vientos cerca de la superficie, y permiten a radares especializados, denominados dispersómetro, observar estos cambios. Estos radares transmiten pulsos de microondas hacia la superficie del océano, que dispersa inmediatamente una parte de la energía de vuelta al radar. Una vez que la sección transversal de radar se normaliza, la velocidad del viento cerca de la superficie puede ser calculada como una función de la energía retrodispersada. A diferencia de los radiómetros pasivos de microondas, el sistema radar activo puede combinar las mediciones desde diferentes ángulos de acimut para obtener la dirección aproximada del viento.
Ejemplo de vientos en superficie

References: Resolución 
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