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Timestamp: 2017-05-27 18:09:13+00:00

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La Percepción Remota es una de las ciencias de más vertiginoso avance en la actualidad. Paralelamente con los avances en la electrónica, computación, tecnología especial, los diversos programas basados en la utilización de sensores remotos, ofrecen al usuario productos cada vez más adaptados a sus necesidades, lo cual les hace simultáneamente más prácticos y aún necesarios. Paralelamente a este desarrollo, los Sistemas de Información Geográfica SIG, y la Cartografía Digital, evolucionan también a pasos agigantados y hacen cada vez más uso de los productos de percepción remota. Esta combinación de circunstancias hace que en la actualidad los técnicos involucrados en el estudio de los objetos de la superficie terrestre tengan absoluta necesidad de conocer los principios básicos de operación de los sistemas productores de datos, de la selección de los mismo y de su posterior transformación y utilización. El objetivo de estas notas, es dar al usuario la información indispensable para entender la naturaleza de la información disponible en el mercado de los sensores remotos, y de su manipulación para ser utilizada como fuente de alimentación en los SIG, la cartografía digital o cualquier tipo de estudio en el cual se quiera hacer uso de las bondades de los sistemas modernos de captura, transformación y presentación de información sobre los objetos y fenómenos de la superficie terrestre. Se ha establecido que el usuario de los datos de percepción remota, requiere una secuencia de conocimientos la cual implica conocer: a) La energía utilizada, b) los sistemas productores y la naturaleza de los datos c) el procesamiento y manipulación de los datos, por este motivo, la información proporcionada en esta publicación ha sido ordenada en una secuencia similar a ésta. Por ser el procesamiento Digital de imágenes una técnica compleja cuyo dominio requiere las bases sólidas en estadística, álgebra lineal, física; se dan a conocer los conceptos básicos en los cuales se fundamentan los algoritmos utilizados sin entrar en detalles respecto de su desarrollo, para el lector interesado en profundizar acerca de estos temas, se le recomienda leer los capítulos correspondientes escritos por autores como Chuvieco, Richard, Swain y Jensen.
Grupo de Investigación en Geomática - UIS
Para tener claridad en los conceptos que se expondrán más adelante, se presentan las definiciones de los términos a los cuales se hará frecuente referencia. PERCEPCIÓN REMOTA O TELEDETECCIÓN: Proceso de adquisición de información a distancia, sin que exista contacto físico entre la fuente de información (objeto) y el receptor de la misma (sensor). SENSOR REMOTO: Objeto o sistema receptor de la información, en un proceso de Percepción Remota. PRODUCTO: Es el resultado del proceso de percepción remota. PRODUCTO DIGITAL: Producto por el cual la información ha sido almacenada en forma de dígitos (números) para su posterior transformación y utilización. PRODUCTO FOTOGRAFICO: Representación pictórica (en forma de imagen) de la información captada por un sensor remoto. FOTOGRAFÍA: Producto obtenido por una cámara fotográfica en la cual el sensor está constituido por una emulsión sensible a la luz, proyectada a través de un punto (foco de la lente), en forma instantánea. BARREDOR: Sensor en el cual la información es captada en forma continua por medio de dispositivos ópticos (espejos, prismas y lentes) y almacenada como producto digital. RADAR: Sensor activo(produce la energía requerida en el proceso de percepción remota) que capta la información por emisión de haces de energía que inciden sobre el objeto y son detectados al retornar al sensor. PLATAFORMA: Cualquier vehículo capaz de transportar un sensor remoto. RESOLUCION: Capacidad del sensor para registrar y discriminar las señales recibidas. RESOLUCION ESPECTRAL: Capacidad para captar y discriminar señales en distintas regiones del espectro electromagnético. RESOLUCION TEMPORAL: Capacidad para obtener datos en intervalos definidos de tiempo (algunos autores consideran que el tiempo no es un parámetro inherente al concepto de resolución). RESOLUCIÓN RADIOMÉTRICA: Capacidad para registrar y discriminar las variaciones en niveles energéticos del objeto, se refiere esencialmente a la sensibilidad de los detectores empleados.
PASADO, PRESENTE Y FUTURO DE LA PERCEPCIÓN REMOTA
En el acelerado proceso de evolución de la teledetección se conjugan varios factores: evolución de las plataformas y la tecnología espacial en general, avances en la óptica y electrónica y mayor accesibilidad del usuario a los medios de computación, creciente demanda de información acerca de los objetos y fenómenos del medio que rodea al ser humano. La primera forma de percepción remota conocida, se refiere a las fotografías obtenidas pos Gaspar Félix de Tournachon en 1859, la plataforma en este caso, fue un globo cautivo. En los primeros albores de la aviación, 1909, Wilbur Wright obtuvo las primeras fotografías aéreas. La primera guerra mundial tristemente célebre por el enorme daño causado a la humanidad tiene a su favor el mayor desarrollo de la fotografía aérea y la invención del radar. Paradójicamente el concepto de conflicto internacional se hace sentir nuevamente en este siglo, en la época de los 50, la “ Guerra Fría": desencadenó la carrera espacial, y con ella la percepción remota desde el espacio extraterrestre, con el lanzamiento de satélites como el Spufnik de la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas, y las series TIROS, Gemini, Apolo de los Estados Unidos, con los cuales se obtienen las primeras fotografías espaciales. En la actualidad, el campo que antes fuera explotado exclusivamente por las dos grandes potencias mundiales: USA y URSS, ha sido invadido por países como Japón (Programa JERS), India (Programa IRS), Canadá (Radarsat) y por el conjunto de la Agencia Espacial Europea (Programa ERS). En los inicios de la teledetección espacial, a bordo de los satélites tripulados se utilizaron cámaras fotográficas, y en los no tripulados se colocaron barredores, de ahí nació el hábito de los usuarios de referirse a “ Imágenes de satélite” como imágenes espaciales obtenidas con barredores. Esta tendencia ha cambiado radicalmente y es así como el número de programas basados en el radar como sensor, (ERS-JERS-RADARSAT) se ha equiparado con aquellos cuya fuente de información son los barredores (Landsat – SPOT – IRS). Esta tendencia quizás se deba a la necesidad creciente de obtener los datos para períodos exactamente definidos en el tiempo, lo cual solo es posible con sistemas de radar. Se presenta también la tendencia a mejorar las resoluciones espaciales, ofreciendo una buena variación en este campo para que el usuario seleccione las adecuadas para su caso. Para el futuro inmediato, se proyectan notorios mejoramientos en la resolución espacial en sistemas satelitarios, así MOMS ofrece fotografía espacial estereoscópica de 4.5 x 4.5 mm. La NASA desarrolla actualmente sus satélites CLARK que prestará un sensor capaz de producir imágenes con resolución espacial de 3 x 3 mm en forma multiespectral y estereoscópica, paralelamente, esta en desarrollo LEWIS cuyo objetivo es producir imágenes en 384 bandas espectrales con resolución espacial de 30 mm.
Varias compañías privadas en Estados Unidos, han obtenido licencias para construir sistemas de alta resolución espacial. World View trabaja en un sistema con 3 mm en pancromático y 6 mm en multiespectral. Lockheed Missils and Space planea construir el “ Comercial Remote Sensing Satélite” con capacidad de hasta 1 mm de resolución espacial. Eyeglass consortium ha anunciado sus planes para construir un sistema con igual resolución. (Cary 1994). Las firmas Earth Watch, Orbital Sciences y Space Imaging, están construyendo sistemas con resoluciones espaciales de 1,2,3,4,8,15 metros, algunos de ellos con precisión ajustada a las exigencias de l a cartografía escala 1:2.400. También se trabaja en sistemas para la obtención de ortofotografías con resolución de 1 mm, obtenidas desde el espacio. Estos desarrollos, están muy enfocados a la integración de los datos de percepción remota a los Sistemas de Información Geográfica y a la Cartografía Digital. La tendencia en estos campos, es pasar del mapa simple con representación de segmentos y símbolos, al mapa imagen, en el cual los mismos rasgos (símbolos y segmentos) son representados sobre la imagen, lo cual da al usuario una idea más clara de la representación que se está haciendo al mundo real. Estos procesos que aún hoy se consideran una tecnología de avanzada, serán la rutina en el próximo siglo.
SISTEMA DE TELEDETECCIÓN
Si hemos definido la teledetección espacial como aquella técnica que permite adquirir imágenes de la superficie terrestre desde sensores instalados en plataformas espaciales, se puede decir que un sistema de teledetección, incluye los siguientes elementos, de acuerdo como se aprecia en la gráfica siguiente:
Sistema Sensor Atmósfera
Figura 1. Componentes Sistema de Teledetección
1. Fuente de Energía: Origen del flujo energético detectado por el sensor. 2. Cubierta terrestre: Formada por distintas coberturas que reciben la señal energética y la reflejan o emiten de acuerdo a sus características físicas 3. Sistema Sensor: Captar, codificar y grabar o enviar al sistema de recepción la energía procedente de la cubierta terrestre. 4. Sistema de Recepción – Comercialización: Recibir, grabar y corregir la información transmitida, para ser distribuida a los intérpretes. 5. Intérprete: Analiza esa información y la convierte para facilitar la evaluación del problema en estudio. 6. Usuario Final: Analiza el documento fruto de la interpretación y dictamina sobre las consecuencias que de él se deriven.
LA RADIACIÓN ELECTROMAGNETICA COMO LA FORMA DE ENERGÍA
Los sistemas productores de datos de teledetección para estudios de los recursos naturales, utilizan la radiación electromagnética con única fuente de energía. Algunos otros sistemas que no producen imágenes utilizan otras fuentes como los campos magnéticos y gravitacionales. Para entender la radiación electromagnética se enfocará la discusión hacia los conceptos planteados por Newton, sin dejar de considerar que existen teorías muy avanzadas en sus conceptos físicos, como la teoría cuántica. Según Newton, La R.E.M. es una forma de energía que se propaga en el espacio exterior en forma armónica como ondulaciones transmitidas de un lugar a otro en forma continua a la velocidad de la luz, conteniendo un plano eléctrico ortogonal a otro de carácter magnético. La distancia entre dos ondulaciones sucesivas se denomina longitud de onda, se mide en unidades métricas de longitud y normalmente se le presenta con una letra λ . El número de ondulaciones ocurridas por unidad de tiempo, se denomina frecuencia y se le representa por la letra f. El producto de λ por f es una constante igual a la velocidad de propagación de la luz, C, cuyo valor aproximado es 3 x 108 m/seg por lo tanto: λ .f=C. En percepción remota normalmente se usa la longitud de onda para expresar la forma de energía utilizada.
5.1.1 El Espectro Electromagnético. Las ondulaciones de la R.E.M. son continuas pero simultáneamente presentan una amplia variabilidad, las longitudes de onda se extienden desde el orden de nanómetros (1 x 10-9 m) hasta kilómetros (1 x 103 m). Para su mejor comprensión y utilización, la R.E.M. se ha fraccionado en varias regiones según la manifestación de diferentes fenómenos físicos como la sustitución de electrones, vibración molecular, rotación molecular, fluctuaciones de campos eléctricos y magnéticos. Este fraccionamiento y ordenamiento se denomina ESPECTRO ELECTROMAGNETICO, y se observa en la figura 2. La secuencia en orden creciente de longitud de onda, de las distintas regiones es: Rayos Gamma - Rayos X - Rayos Ultravioleta - Región visible - Región Infrarrojo Microondas – Radio - Audio - Corriente Alterna En los sistemas de teledetección se han adoptado algunos límites, establecidos según la información proveniente de los objetos, como la energía reflejada o emitida.
La región óptica: 0.3 a 15.0 mm corresponde al sector en el cual se utilizan dispositivos ópticos para captar y transformar la R.E.M. Estos dispositivos son: a. b. c. Espejos. Utilizados para cambiar la dirección del haz energético, se usan principalmente en barredores. Lentes. Su función es concentrar el haz de energía, se usan tanto en cámaras como en barredores Prismas. Fraccionan la radiación visible, en sus componentes primarios; de gran aplicación barredores.
La región visible: 0.4 a 0.7 mm es la única a la cual se tiene sensibilidad el ojo humano, es por tanto la más utilizada en percepción remota, ya que los objetos aparecen en los productos con los colores o tonos con los cuales los conocemos en la naturaleza. Algunos autores consideran que la región visible se extiende de 0.38 mm a 0.78 mm, otros que es 0.35 a 0.75 mm ; no obstante , la opinión más generalizada es fijar sus límites entre 0.4 y 0.7 mm. El infrarrojo: 0.7 a 15.0 mm es una región de gran utilidad en la discriminación de los objetos naturales. Es especialmente importante el caso de la vegetación. La máxima reflectancia de la vegetación tiene lugar en el infrarrojo cercano, si los humanos pudiésemos ver el infrarrojo no diríamos que la vegetación es verde sino que la identificaríamos como infrarroja. En percepción remota, el infrarrojo se ha fraccionado en INFRARROJO CERCANO, INFRARROJO MEDIO, INFRARROJO LEJANO O TERMAL. El cercano cuyo rango se ha establecido entre 0.7 y 1.3 mm corresponde al sector donde la estructura celular de la vegetación, gobierna los niveles energéticos captados por los sensores. El medio, 1.3 a 3.0 mm corresponde a sectores donde la influencia de la humedad condiciona regiones de transmisión, o absorción de la R.E.M., lo cual a su vez, gobierna la absorción o reflexión de la R.E.M. por las plantas. Algunos autores consideran que no hay suficiente fundamento científico para establecer esta región, no obstante, desde el punto de vista práctico y operacional, es importante establecer esta diferencia. El infrarrojo lejano o termal: 3.0 a 15.0 mm es una región donde predomina la emisión de la R.E.M. la energía absorbida, es almacenada por los objetos y se manifiesta por un aumento en su temperatura como parte del principio físico según el cual, la energía nunca desaparece sino que se transforma, esta energía es emitida luego por los cuerpos naturales en forma de calor. Todos los sensores operantes en el infrarrojo lejano o termal captan EXCLUSIVAMENTE DIFERENCIAS EN TEMPERATURAS. Las mayores longitudes de onda en percepción remota corresponden a las microondas y su utilización es cada vez mas difundida, dada su capacidad de penetrar a través de condiciones adversas como lluvias, nubes, etc. El sistema más utilizado es el radar, no obstante otros sistemas como los difusómetros y radiómetros de microondas, están siendo cada vez mas utilizados.
INTERACCIONES DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA CON LOS OBJETOS DE LA SUPERFICIE Y CON LA ATMÓSFERA
5.2.1 Interacciones con la atmósfera. El haz de energía en su fuente primaria, que se considera es el sol es absolutamente coherente con un desplazamiento uniforme a través del espacio, al entrar en la atmósfera la energía sufre una serie de transformaciones como consecuencia del cambio en las características físicas y químicas del medio a través del cual se propaga ahora la energía. Estas transformaciones en conjunto, implican una perdida significativa de la energía inicial. Los gases constituyentes de la atmósfera son responsables de las mayores pérdidas ocasionadas por ABSORCION, cada gas absorbe distintas longitudes de onda en diferentes proporciones así el O2, el O3 CO2, vapor de agua, etc. absorben distintas proporciones de la radiación que llega a la atmósfera. Las partículas sólidas, en especial el vapor de agua, causan DISPERSION selectiva la cual es más notoria en la región visible, así cuando predominan en la atmósfera partículas de tamaño próximo al rango 0.4 a 0.5 mm se dispersa la radiación azul, presentando a la atmósfera predominio de este color. Cuando predominan partículas del tamaño 0.6 - 0.7 mm hay dispersión de la luz roja, acompañada a veces de amarillo y naranja, se presenta entonces predominio de estos colores, este fenómeno usualmente se complementa con un ángulo bajo en la incidencia de los rayos solares y ocasiona atardeceres o madrugadas de colores muy agradables. Cuando hay saturación de vapor de agua en la atmósfera, se presentan partículas de todos los tamaños correspondientes al rango visible y esta dispersión de azul, verde y rojo, da como resultado un matiz blanco típico de los días húmedos. Se presenta además RE-EMISION y REFLEXION, al incidir la energía sobre las nubes, estos fenómenos aumentan las perdidas de energía ocasionadas por la absorción. También, se presenta una notoria REFRACCION que se traduce en cambio en la dirección del haz.
5.2.2 Interacciones Con Los Objetos De La Superficie. La energía que alcanza la superficie terrestre se denomina RADIACION INCIDENTE. Esta radiación puede a su vez ser ABSORBIDA, TRANSMITIDA o REFLEJADA, dando origen a los conceptos de Absorción, Transmisión y Reflexión. Esto se puede apreciar en la figura siguiente:
Figura 2. Relación entre flujo incidente y flujo reflejado
Absorción: Según su constitución física y química, los cuerpos absorben diversas proporciones de la radiación incidente, esta absorción implica un almacenamiento temporal de la energía en forma de calor, durante la noche predomina la EMISION de esta energía en forma de calor, este proceso hace que los objetos de la superficie aumenten su temperatura durante el día y la reduzca durante la noche; los distintos cuerpos difieren en la velocidad con la cual pierden temperatura y luego la incrementan, esta rata de cambio se denomina inercia térmica y es una forma de diferenciar objetos con imágenes térmicas. Transmisión: Se denomina así, al paso de la energía a través de un cuerpo. En la naturaleza este fenómeno se presenta casi exclusivamente en los cuerpos de agua. Las longitudes de onda como las regiones azules y verdes, son transmitidas a mayores profundidades que las ondas largas. Longitudes de ondas de orden del infrarrojo no son transmitidas ya que predomina el fenómeno de absorción y ésta tiene lugar en la superficie del agua misma. La energía que fue transmitida, es luego reflejada por el agua misma o por los cuerpos sólidos cuando el haz alcanza a llegar hasta el fondo que delimita el cuerpo de agua. En los cuerpos sólidos como suelo y roca la transmisión no tiene ningún significado en los doseles de vegetación se presenta un efecto combinado de transmisión y reflexión a través de los diferentes estratos de masa vegetal. Reflexión: Parte de la energía que incide sobre los objetos sólidos es reflejada por ellos. La forma y la proporción de la reflexión, esta relacionada primordialmente con la regularidad o irregularidad de la superficie, superficie absolutamente regulares o pulimentadas, como los cuerpos de agua en reposo, condicionan la reflexión especular, caso en el cual la energía es reflejada con el mismo ángulo con el cual incidió en la superficie. En general se presenta reflexión especular, cuando las irregularidades de la superficie son menores, o iguales a la longitud de onda empleada.
Curvas de Reflectancia: Cuando las irregularidades de la superficie son mayores que la longitud de onda se presenta reflexión difusa según sus características físicas y químicas, los distintos objetos reflejan en mayor o menor proporción la energía correspondiente a distintas regiones del espectro electromagnético. Estas diferencias se manifiestan en las CURVAS DE REFLECTANCIA. Según se aprecian en la figura de la siguiente página para algunos elementos. El concepto de reflectancia difiere de la reflexión en que esta ultima es la medición de la energía que incide sobre el sensor, después de ser reflejada por los objetos, y haber sufrido todas las alteraciones inherentes a su paso por la atmósfera.
Figura 3. Signaturas espectrales típicas para algunas cubiertas
La reflectancia es la medición de la energía reflejada directamente por el objeto, sin la influencia de la atmósfera. La mayoría de las curvas utilizadas en percepción remota corresponden a reflexión. Cuando se trabaja con productos digitales se aplican algoritmos de corrección que remueven el efecto de la atmósfera casi en su totalidad facilitando así las curvas de reflectancia.
APLICACIONES DE LA REFLEXIÓN ESPECTRAL EN LA INTERPRETACIÓN DE IMÁGENES
Entre los cuerpos naturales, la vegetación presenta la mayor complejidad en cuanto a la forma como refleja la R.E.M. El máximo nivel de reflectancia tiene lugar, en el infrarrojo cercano, región en la cual la estructura de las hojas es responsable por el mayor o menor grado de reflectancia. En la región visible, la máxima reflectancia corresponde a la región verde, motivo por el cual, los seres humanos vemos la vegetación en este matiz; si nuestros ojos tuviesen sensibilidad al infrarrojo diríamos que la vegetación es infrarroja. En el sector visible, los pigmentos presentes en las hojas gobiernan los niveles de
reflectancia, cuando hay predominio de clorofila la vegetación se ve verde, si hay predominio de otros pigmentos como corotenos y autocianina, ésta se verá amarilla o roja y las curvas correspondientes tendrán sus máximos en el rojo, o en verde y rojo simultáneamente (color amarillo). En el infrarrojo medio, se presentan dos zonas de absorción de la radiación por el vapor de agua, entre estas dos zonas hay una ventana en la cual se incrementa la reflexión; la vegetación, dado el alto contenido de agua en sus tejidos, responde en forma precisa a estas variaciones. Dado que la vegetación es uno de los objetos dominantes en la superficie, el conocimiento de su comportamiento en cuanto a la R.E.M. es fundamental en el manejo de los productos de sensores remotos. Las especies de vegetación verde, se discriminan mejor en el infrarrojo cercano la vegetación no verde debe analizarse en el rango visible. El agua tiene un comportamiento especial en este sentido, absorbe casi en un 100% la radiación correspondiente al infrarrojo, por tanto, los cuerpos de agua aparecen negros en los productos correspondientes a las regiones infrarrojo cercano y medio. En la región visible el máximo de transmisión, corresponde a las longitudes de ondas cortas, lo cual a su vez conlleva mayor posibilidad de que la R.E.M. incida en el lecho del cuerpo de agua y sea reflejada, por tanto la máxima reflectancia corresponde al azul, y la mínima al rojo. Las presencia de partículas sólidas es determinante en el agua, las aguas turbias presentan niveles de reflectancia considerablemente mayores que las aguas claras. Los compuestos químicos disueltos son imperceptibles en productos de reflexión. Cuando se desea discriminar variaciones internas, tales como grados de sedimentos o variación en los niveles de profundidad, debe usarse productos del rango visible, en especial de las regiones azul y verde. Cuando se requiere diferenciar el agua de otros cuerpos como suelo y vegetación, la mejor región es el infrarrojo ya que habrá un alto contraste porque el agua aparece negra. Los suelos presentan una curva suavemente ascendente desde el visible hasta el infrarrojo, el contenido de material orgánico es altamente condicionante; a mayor contenido de menores niveles de reflectancia. Los ambientes urbanos presentan mayores contrastes en la región visible. Como normas generales debe tenerse en cuenta que los objetos húmedos reflejan menos que cuando están secos, cuando hay irregularidades superficiales (Ej. Suelos recién arados, respecto de suelos listos para la siembra) la reflexión es mayor. Los conceptos de reflexión o reflectancia, no son aplicables a la región de las microondas, por tanto los criterios expuestos no tienen ninguna validez cuando se interpretan imágenes de radar.
BARREDORES MULTIESPECTRALES (MULTIESPECTRAL SCANNERS)
Se clasifican como sensores pasivos, bi-estáticos, pueden ser electro-ópticos formadores o no formadores de imagen. En percepción remota los mas utilizados son los productores de imagen. Los barredores utilizan todo el rango óptico del espectro electromagnético: 0.4 a 15 mm y también los tres dispositivos ópticos básicos: espejos, lentes y prismas. El producto primario es digital, el cual a veces se transforma en fotográfico.
BARREDORES ÓPTICOS-MECÁNICOS
La operación de este tipo de sensores se basa en un espejo que oscila en dirección perpendicular a la trayectoria de la plataforma. En su operación, el espejo oscilante cubre en cada oscilación una faja que representa un rectangular sobre el terreno. El lado mayor esta dado por el ángulo de oscilación y representa la amplitud de la faja observada, en la medida que el ángulo de oscilación sea mayor, lo será también esta faja. El lado menor del rectángulo esta dado por el número y posicionamiento de los detectores y representa el área observada en el mismo sentido de la trayectoria, para cada oscilación. Debe existir una absoluta precisión en la calibración de la velocidad de desplazamiento de la plataforma y la de oscilación; si esta ultima es lenta, quedarán espacios sin observar entre líneas, si es muy rápida habrá sobreposición de líneas. La energía reflejada por la superficie terrestre, es capturada por el espejo y este la transmite hacia el sistema óptico, en el cual un conjunto de lentes concentra la señal, esta pasa luego a través de un prisma donde la radiación visible es fraccionada en sus componentes espectrales, de ahí, los haces pasan a los detectores los cuales miden las variaciones en intensidad de energía según la reflexión de cada uno de los objetos de la superficie terrestre. La radiación correspondiente a la región infrarroja, es fraccionada por un dispositivo electrónico denominado HENDEDOR DICROICO y su función es equivalente a la de los prismas respecto a la región visible. La lectura de cada uno de los detectores corresponde al campo instantáneo de vista del sistema, el tipo y la calidad del detector definen el tamaño de éste, por tanto la resolución espacial en estos sensores, esta definida por los detectores. La energía leída por los detectores como intensidad energética, es transformada en rangos de valores para facilitar su almacenamiento y procesamiento. El rango de valores más utilizado es 8 bits, en el cual, los valores varían entre 0 y 255, correspondiendo el 0 a total ausencia de respuesta, y el 255 a la máxima. Algunos sensores, utilizan rangos de 7 o 8 bits con rangos entre 0 y 127, o 0 - 63. Estos rangos dependen del tipo y calibración de los detectores utilizados.
BARREDORES NO-OSCILANTES
El término más usual en idioma ingles, es "PUSHBROOM", el cual es más descriptivo de la forma como operan estos sensores. El término CCD ("COMPLED CHARGE DEVICE") dispositivo de cargas acopladas es también usual para referirse a los arreglos de detectores utilizados en este tipo de sensores. La energía reflejada por los objetos es captada por un espejo, que la transmite hacia el sistema óptico y de éste pasa a través del prisma y del hendedor dicroico, y luego al conjunto de detectores. En estos sistemas el número de detectores utilizados es muy alto es relación con los óptico-mecánicos, así SPOT que utiliza este sistema coloca aproximadamente 2000 detectores por banda espectral mientras Landsat-TM, coloca 16. La amplitud de la faja observada en este caso esta dada por la forma y tamaño del espejo, y por la amplitud de la barra de detectores. Este sistema es más simple para su operación ya que no requiere calibración entre la velocidad de la plataforma y la rata de oscilación, además, dado que no hay movimiento el desgaste es menor por tanto la vida útil del sensor puede ser mayor. Para el usuario la diferencia entre productos de los dos sistemas de barredores no es significativa.
IMPORTANCIA, VENTAJAS Y LIMITACIONES
La utilización de barredores en la Percepción Remota es bastante reciente, no obstante su uso es cada vez más amplio. La utilización de plataformas espaciales ha incrementado notablemente el uso de barredores, a al punto que los usuarios normalmente denominan "Imágenes de Satélites" a las imágenes de barredores colocados en satélites. Una de las tendencias en Percepción Remota es la utilización de un alto número de bandas espectrales; lo cual solo puede lograrse utilizando barredores. La importancia de este sensor se basa también en ser el único capaz de producir imágenes correspondientes a variaciones en temperatura. Como ventajas pueden anotarse: 1. La utilización de un amplio número de rangos espectrales, incluyendo el infrarrojo termal. 2. Fácil transformación de los productos digitales. 3. Obtención de información térmica. Limitaciones: 1. Dependencia de las condiciones climáticas. 2. Difícil interpretación, especialmente cuando se usan muchos rangos espectrales. 3. Posibilidades de fallas en los detectores que se manifiestan como defecto en los productos.
El radar ("Radio Detection and Ranging") se utiliza para una amplia gama de aplicaciones tales como: Posicionamiento de objetos (aeropuertos, barcos, aviones) Meteorología. Medición de alturas (radar altímetro) Formación de Imágenes. Se clasifica como sensor activo (produce su propia energía de microondas) mono-estático (la fuente energética y el receptor están en la misma plataforma). En estudios de recursos naturales el más utilizado es el radar formador de imágenes SLAR: radar de visión lateral aerotransportado. La observación lateral es de gran importancia en este caso, porque en esta forma se obtiene el equivalente de las sombras en los sensores pasivos, indispensable para que el cerebro humano tenga una impresión de relieve. El SAR Radar de Apertura o Antena Sintética, es el sistema utilizado actualmente, y se refiere a la obtención mediante electrónica del efecto de una antena mucho mayor que la real. La necesidad de obtener imágenes en periodos de tiempo exactos, ha hecho que este sensor sea cada vez más utilizado en estudios de recursos naturales y que cada vez se incremente su utilización desde satélites, dada la posibilidad de obtener imágenes para fechas exactas y con periodicidad absolutamente definida.
LAS MICROONDAS COMO FUENTE DE ENERGÍA
Las investigaciones tendientes a obtener dispositivos que permitiesen detectar los aviones enemigos en las horas de la noche, condujeron a que los científicos ingleses a experimentar con una amplia gama de ondas de radio, lo cual finalmente los llevó a utilizar las microondas, no obstante el sistema continua siendo identificado como sistema para manipular ondas de radio: RADAR = Detección y Ordenamiento de ondas de radio (Radio Detection and Ranging).
ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA ESPACIAL
Los programas espaciales orientados al estudio de los recursos naturales tienen estructuras y formas de operación similares, independientemente de los sensores utilizados y objetivos propuestos. Los componentes primarios de un programa espacial, son el SEGMENTO TERRESTRES y el SEGMENTO ESPACIAL. El segmento terrestre corresponde a la infraestructura necesaria para colocar en órbita al satélite portador de los sensores y mantenerlo en la posición definida, para que los productos obtenidos tengan las características deseadas, en especial la geometría. Debe existir siempre un centro de control cuya misión es vigilar la posición en la órbita fijada y la orientación del satélite sobre su eje, cualquier variación de estos parámetros debe ser corregida. El segmento terrestre se complementa con una serie de estaciones receptoras diseminadas por todo el planeta, ya que es imposible almacenar todos los datos obtenidos en una o varias órbitas, es necesario enviar a tierra datos en tiempo real. Adicionalmente debe haber uno o varios centros de recepción y procesamiento de los datos que serán distribuidos a los usuarios. El segmento espacial esta constituido por la nave espacial (satélite) y el sistema orbital empleado. Los satélites tienen una amplia variedad de formas según el objetivo y sensores; no obstante, se presentan algunas características comunes. Una nave espacial actual es modular, los diseñadores quieren tener la posibilidad de reparar el satélite en el espacio, este concepto se basa en la utilización del trasbordador espacial de Estados Unidos. Cuando un modulo falle el satélite se recuperaría con el trasbordador espacial y en el compartimiento de éste se cambiaría el módulo defectuoso, para luego poner el satélite en órbita de nuevo.
8.2.1 Landsat. Fue el primer proveedor de datos desde el espacio para el estudio de los recursos naturales desde 1972 cuando se inició cómo ERTS (Earth Resources Technology Satellite) , en 1978, el programa se dividió en Landsat (Satélite terrestre) y Seasat (Satélite Oceánico) este ultimo solo opero durante tres meses y estaba equipado con sensores de microondas, especialmente en SAR. La NASA agencia espacial de los
Estados Unidos, se encarga de todos los aspectos técnicos del programa incluyendo investigación sobre naves y sensores, mientras que la firma EOSAT, se encarga de todos los aspectos comerciales como estandarización de productos, suscripción de acuerdos con otros programas (JERS-IRS) y con distribuidores locales a nivel nacional, y todo tipo de políticas relativas a la comercialización de los productos y servicios a los usuarios. Todo el sistema de comunicaciones con los satélites se hace a través de los satélites geoestacionario denominados TDRSS (Tracking and data relay, satellite) recepción al procesamiento, se hace a través de satélite domestico, DOMSAT. Complementando el esquema general hay estaciones receptoras distribuidas a través del globo. El posicionamiento de las escenas se hace según el sistema mundial de referencia (WRS), en el cual, la trayectoria de cada órbita en sentido norte-sur, se denomina path y se han definido líneas imaginarias paralela al Ecuador, denominadas "row", la intersección de cada "path con un row" fija el centro de la escena. Eosat suministra en forma gratuita estos mapas. Se han construido hasta el presente seis satélites de los cuales el sexto no produjo ningún dato pues en su lanzamiento no logro ubicarse en la posición orbital planeada y desapareció en el espacio sin que fuese posible su recuperación. El programa continua produciendo con base en el Landsat 5. Desde su inicio hasta el estado actual, el programa ha empleado tres tipos de sensores: a. RBV/ = Cámaras del Videcón de Haz de Retorno (Return Beam Videcon), sistema cuya producción fue mínima dado que presentó serios problemas de calibración, a tal punto, que se descartó totalmente después del último intento en Landsat 3. MSS: Barredor multiespectral (Multiespectral Scanner). Ha sido hasta el presente, el sensor de máximo tiempo operacional. Desde su inicio en 1972, tuvo los siguientes parámetros de resolución. Banda B1 B2 B3 .B4 .B5 solo Rango Espectral Verde (0.5 - 0.6 µm) Rojo (0.6 - 0.7 µm) I.R. Cercano (0.7 - 0.8 µm) I.R. Cercano (0.8 0 1.-1 µm) L3. I.R. Termal (10.5 - 12.5 µm) Resolución Espacial 79 x 79 m 79 x 79 m 79 x 79 m 120 x 120 m 120 x 120 m
Después del Landsat 5, el MSS no volverá a ser colocado en los satélites Landsat. c. TM: Mapeador Temático: Al igual que MSS, es un barredor óptico-mecánico; no obstante su diseño se baso en la experiencia de los usuarios del MSS, por lo cual, las bandas espectrales corresponden a campos de aplicación específicos así: - Banda 1: (0.45-0.52 micrómetros). Diseñada para la penetración en cuerpos de agua, por lo cual se considera de especial utilidad en el mapeo de aguas costeras. Útil así mismo para la diferenciación entre el suelo y la vegetación.
- Banda 2: (0.52-0.60 mm) coincide con el pico de reflectancia de la vegetación en el rango visible, importante en la discriminación de vigor en la vegetación. - Banda 3: (0.603-0.69 micrómetros). Banda de absorción de la clorofila, importante para la discriminación en vegetación con base a pigmentos diferentes de la clorofila. - Banda 4: (0.76-0.90 micrómetros). Útil para la determinación de biomasas y para la delineación de cuerpos de agua. La discriminación de especies vegetales con base en la estructura de las hojas se logra de forma eficiente en esta banda. - Banda 5: (1.55-1.75 micrómetros). Indicativa del contenido de humedad en las plantas y en el suelo. También útil para distinguir nieve de nubes. - Banda 6: Detecta variaciones en temperatura en aspectos como incendios (en bosques, sabanas...) derretimiento en hielos polares, temperaturas oceánicas, etc. - Banda 7: (2.08-2.35 micrómetros). Seleccionada por su potencial para discriminar tipos de rocas y para el mapeo hidrotérmico. La resolución espacial es de 30 x 30 m, excepto la banda 6 (termal) en la cual ésta es 120 x 120 m. En el mapeador temático se utilizan 16 detectores para cada banda, excepto la 6, que funciona con 4 detectores. La escena tiene tamaño de 185 x 170 Km., pero el usuario puede adquirir un cuadrante, equivalente al 25% del área. La subescena cubre 100 x 100 Km. y la mini-escena 50 Km. x 100. Estas dos ultimas presentan la ventaja de poder adquirirse en cualquiera de las cuatro esquinas de la escena nominal, o en el centro de la misma, o tomando 50% de una escena y 50 % al sur o al norte de ésta.
Actualmente la adquisición se hace a través de distribuidores a nivel nacional. Todos los productos se ofrecen en formato digital o como producto fotográfico. Todos los aspectos comerciales y atención a los usuarios están a cargo de la firma EOSAT.
Como ventajas del programa puede anotarse: a. La alta Resolución espectral. b. La facilidad de adquisición. c. El tiempo de operación que permite obtener productos del mismo sensor de muchas fechas para el análisis multitemporal. d. Bajo costo de los productos (por unidad de área).
Como desventajas: a. Por operar con sensores pasivos, hay total de dependencia de clima. b. Para muchos estudios, la resolución espacial es baja. Proyecciones futuras: La NASA ha anunciado la continuidad del programa. La más importante innovación en los futuros productos será la producción de un modo pancromático, con resolución espacial de 15 x 15 m. La nave espacial también ha sido totalmente modificada y se incluirá un sistema para grabación de datos a borde del satélite, estas innovaciones fueron introducidas en Landsat 6, pero debido a la pérdida de éste, se espera que opere en el próximo Landsat 7.
8.2.2 SPOT: "Systeme Polivalent D'Oservation de la Terre". Opera desde 1986 bajo el control técnico del Centro Nacional de Estudios Espaciales de Francia CNES, y la comercialización de los productos por la Sociedad mixta (Estatal y Privada) SPOT IMAGE. El centro de control de la misión, así como de recepción y procesamiento de datos está localizado en Toulouse (Francia) y se complementa con una amplia red de estaciones receptoras diseminadas a través del globo.
8.2.3 ERS: "European Resources Satellite". Este programa, es producto de la ESA, Agencia Espacial Europea, de la cual hacen parte 11 países. Esta orientado primordialmente a estudios oceánicos. Utiliza la plataforma SPOT, variando solo la carga útil. El sensor más útil para los estudios de recursos naturales es el radar, SAR con resolución espacial de 30 m, utilizando longitud de onda de 5.66 cm.
8.2.4 JERS Satélite Japonés para Recursos Naturales "FUYO". Este programa japonés tiene como característica especial utilizar simultáneamente un radar SAR y un barredor no oscilante denominado OPS ("Optical Sensor"). También difiere de los demás programas en utilizar una órbita relativamente baja, 588 Km.
El procesamiento de los digitales se enfoca a lograr tres objetivos básicos: a- Corrección de los datos b- Realce de la información Original c- Clasificación de información En una alta proporción, los datos suministrados por las agencias distribuidoras de datos en formato digital, realizan correcciones básicas tanto geométricas como radiométricas; no obstante algunos requieren datos brutos, para lo cual el usuario adquiere este tipo de producto, quedando a su cargo la correción del mismo. Los realces y la clasificación se hacen según el objeto del proyecto o proyectos a desarrollar, por lo cual el usuario debe conocer los principios generales y adaptarlos a su caso específico.
ESTRUCTURA DE LOS DATOS DIGITALES
9.2.1 Presentación de los datos. El sensor capta la radiación proveniente de los objetos, como intensidades variables de la energía reflejada por éstos, esas intensidades energéticas son transformadas y registradas como dígitos, de cada unidad de área correspondiente al tamaño del CAMPO INSTANTANEO DE VISTA (C.I.V.) se recibe una señal, el registro correspondiente es un dígito. El rango más utilizado es 8 bits, o sea 0 a 255. Los objetivos que reflejan o emiten una alta proporción de la R.E.M., estarán representados por dígitos altos mientras que la baja reflexión corresponderá a dígitos bajos, esta cifra se denomina NUMERO DIGITAL, y el rango de números digitales que identifican un objeto determinado, se denomina la FIRMA ESPECTRAL de ese objeto para la banda espectral utilizada, en otra banda, los números digitales, y por ende la firma espectral, serán diferentes. La conjugación del campo instantáneo de vista con el número digital correspondiente, constituyen el PIXEL que es la unidad básica que se manipula en procesamiento digital.. Ver figura siguiente:
Figura 4. Representación matricial de la imagen El producto entregado al usuario, puede ser: a. b. c. Cintas con computador, CCT. Cartuchos exabyte Discos compactos CD-ROM.
El sistema inicialmente utilizado, fueron las CCT, no obstante su capacidad de almacenamiento es baja y se deterioran con facilidad, de éstas se pasó a los cartuchos exabyte, muy utilizados actualmente, su capacidad de almacenamiento es mucho mayor pero hay que ser cuidadoso en su manipulación. El dispositivo más moderno es el disco compacto; de gran capacidad de almacenamiento y altamente estable. La secuencia en la presentación de los números digitales puede ser: a. BIL (band interleavedn by line) intercalación de bandas por línea, en este caso, se registran en la línea No.1 los datos de la banda 1 en la línea 2, los de la banda 2 y así sucesivamente; para un sistema de 7 bandas, los datos de la banda 1 estarían en las líneas 1,8,15,22, etc. y la banda 2 en las líneas 2,9,16,23. BIP (banda interleaved by pixel). Intercalación de bandas por pixel. En este caso, los datos de la banda 1 se registran en el pixel No.1, banda 2 en el pixel No. 2, banda 3, ...por tanto, los datos de la banda 1 estarán en los píxeles No 1,8,15,22 para un sensor de 7 bandas. BSQ (ban sequential). Secuencia por banda. En este caso, se presentan todos los datos de la banda 1, luego todos los de la banda 2, y así sucesivamente.
Los formatos utilizados actualmente son BIL y BSQ. El formato BIL facilita la labor del usuario, ya que una vez ubicado el inicio de la ventana, lee los datos de todas las bandas en BSQ, es necesario ubicar el inicio de la ventana, para cada banda espectral que se quiere leer.
ALGORITMOS DE CORRECCIÓN
Las deformaciones en la información son de carácter geométrico y radiométrico. Cada uno de estos grupos requiere de procesos específicos para su corrección.
9.3.1 Correcciones radiométricas. provienen de dos fuentes: a) b)
Las deformaciones de carácter radiométrico
Diferencias en las lecturas de los detectores. Efectos atmosféricos
Diferencias en las lecturas de los detectores
La diferencias en las lecturas de los detectores, se manifiestan como líneas en los cuales los números digitales con normalmente más altos o más bajos que los correspondientes a las líneas vecinas, indicativo de que uno o varios detectores asignaron valores más altos o más bajos al mismo nivel energético proveniente de la superficie. El algoritmo de corrección utilizado, consiste en sustituir las líneas de valores anómalos, por el promedio de valores de las líneas vecinas, según el número de detectores utilizados por el sensor. Si se adquieren productos con un nivel mínimo de pre-procesamiento, este defecto ya fue corregido en el centro de procesamiento del programa espacial.
El primer caso en el procesamiento de bandas individuales, se aplica a la reducción del efecto atmosférico. Es especialmente importante en las bandas de longitudes de ondas cortas, ya que éstas son muy afectadas por la bruma atmosférica. Los algoritmos de expansión lineal y ecualización del histograma, remueven casi en su totalidad el efecto de la bruma, con lo cual se logra no solo corregir la imagen sino también obtener un realce inicial de la misma. El paso inicial en el proceso de realce, consiste en el análisis del histograma, para determinar cuál es la distribución de los valores y el tipo de transformación a aplicar. HISTOGRAMA: El histograma es un representación de la información radiométrica (números digitales) respecto de su frecuencia de ocurrencia (cantidad de píxeles para cada valor). Cuando el histograma presenta un rango de variación estrecho (poca diferencia entre el valor mínimo y máximo) y su desviación típica es baja, la imagen presenta poco contraste, para mejorar el contraste forma simple se aplican los algoritmos de EXPANSIÓN LINEAL (Stretching) o ECUALIZACION DEL HISTOGRAMA. EXPANSION LINEAL : Este algoritmo aprovecha toda la capacidad de los dispositivos gráficos (tarjeta de color y monitor) para desplegar la imagen. El proceso consiste en hacer coincidir el mínimo valor significativo de la imagen, con el valor mínimo del dispositivo gráfico, que normalmente, es cero y el máximo valor significativo de la
imagen con el máximo del dispositivo gráfico que normalmente es 255. Estadísticamente se consideran como valores significativos, máximo y mínimo aquellos para los cuales la población de píxeles es superior al 1% por tanto se descartan como mínimos los valores correspondientes a menos del 1% de los píxeles y como máximos los correspondientes a más del 99.0%. La redistribución en este caso es absolutamente lineal y se basa estrictamente en el rango de números digitales. ECUALIZACION DEL HISTOGRAMA : Este algoritmo a igual que la expansión lineal, busca dar un ajuste a la capacidad de despliegue de los dispositivos gráficos. La diferencia consiste en que este caso, la distribución se hace en relación con la frecuencia de ocurrencia de los píxeles, así para aquellos valores que tienen una baja población de píxeles, se asigna un rango estrecho en el despliegue gráfico, mientras que los valores que cuentan con una alta población de píxeles, tienen una amplia asignación de rangos en el despliegue gráfico. La redistribución se hace según una curva y se basa en la mayor o menor ocurrencia de píxeles para los diferentes rangos de valores. Para la mayoría de los procesamientos, el propósito de las correcciones y realces es la preparación de los datos para su posterior interpretación y/o clasificación; en estos casos, el resultado de los algoritmos es suficiente como corrección de los efectos atmosféricos. Cuando se quiere hacer mediciones radiométricas sobre la imagen, es necesario utilizar algoritmos más complejos, basados en la evaluación de las condiciones climáticas en el momento de obtención de los datos.
9.3.2 Correcciones Geométricas. La información digital proveniente de programas espaciales, pueden presentar algunas deformaciones, entre éstos la traslación originada por desviación de la órbita, cambios de escala originados por variación en la altitud orbital, inclinación debido a la rotación de la tierra alrededor de su eje durante el tiempo de barrido, perspectiva originada por variación en la inclinación del eje del satélite respecto de su posicionamiento ideal, rotación por giro del satélite alrededor de su eje. El algoritmo de corrección general, es la georreferenciación de los datos. GEORREFERENCIACION: El proceso se realiza en dos fases: 1)Asignacón de nueva posición (la correcta) a cada uno de los píxeles 2)Cálculo de valores digitales para la nueva posición. La asignación de nueva posición, se basa en el cálculo de ésta, con base en información obtenida de un sistema de posicionamiento, usualmente GPS, que da las coordenadas exactas de algunos puntos de control estratégicamente distribuidos, los cuales se ubican en la imagen según las coordenadas dadas por el sistema de posicionamiento. Este sistema se denomina POSICIONAMIENTO ABSOLUTO.
ALGORITMOS DE REALCE
Los realces tienen como objeto, presentar una información, más nítida, en la cual, el aumento de los contrastes (o reducción en caso necesario), facilitan al usuario el análisis
o interpretación de los datos. Los realces se aplican tanto a las bandas individualmente (Unibanda) o a un conjunto de ellas (multibanda).
9.4.1 Realce Unibanda EXPANSION LINEAL Y ECUALIZACION DEL HISTOGRAMA Los mejoramientos básicos aplicados a bandas individuales, están encaminados a incrementar los contrastes en aquellas bandas que por tener poca variación en los tonos o números digitales, carecen de variación en los tonos en los colores de los distintos objetos. FILTROS DIGITALES: Los filtros digitales son algoritmos basados en el concepto Frecuencia Espacial, según la teoría de Fourier. Se entiende como frecuencia espacial la ocurrencia de determinados valores digitales en un proceso definido. Cuando hay alta similitud entre los valores digitales para el espacio considerado, se dice que la frecuencia espacial es baja, (pocas diferencias en un espacio reducido), cuando la similitud entre los valores es baja (grandes diferencias) se considera alta la frecuencia espacial. En una imagen las bajas frecuencias espaciales se manifiestan como poco contraste en los tonos o en los colores, mientras que las frecuencias altas se manifiestan en altos contrastes. Con frecuencia la interpretación de la imagen requiere incrementar o reducir los contrastes, estos cambios pueden lograrse con la aplicación de filtros digitales. COMPOSICIONES EN COLOR: Los algoritmos gráficos para el procesamiento digital de imágenes, se basan en la manipulación de los 3 colores primarios: AZUL – VERDE – ROJO. La elaboración de composiciones en color, se basa en la asignación de cada uno de éstos, a una determinada banda espectral. El rango de variación en los valores digitales, será interpretado por el sistema como variaciones en intensidad del matiz asignado, la combinación de valores en las distintas bandas para un determinado objeto, dará las combinaciones de colores primarios según el concepto de adición del color. El primer paso en la producción de composiciones en color, es la selección de bandas espectrales a utilizar. Esta selección puede hacerse con base en: Análisis de los histogramas. Aquellas bandas que presenten histogramas amplios, con alta desviación típica, permitirán una mejor discriminación entre los distintos objetos. Curvas de reflectancia. Los rangos espectrales en los cuales hay mayor separación entre dos o más objetos, permitirán una mejor discriminación de estos en la composición, el usuario podrá seleccionar aquellos rangos en los cuales haya mejor diferencia en las curvas correspondientes a los objetos que más le interesen. Factor de Índice Optimo. Es un concepto de estadístico que se basa en el cálculo de las matrices de divergencia y correlación para todas las bandas involucradas, el análisis selecciona las combinaciones de tres bandas que presenten la máxima divergencia y mínima correlación, respecto de todos los valores digitales de la imagen.
Normalmente, los software comerciales tienen incorporada en el proceso, la ecuación lineal del histograma o la ecualización del mismo, o ambas, para aprovechar totalmente la
capacidad de presentación de los dispositivos gráficos, y dar un mayor contraste entre los objetos. También es usual aplicar filtros digitales a las bandas individuales como tratamiento previo a la composición, o bien al producto final para mejorar los contrastes. El color de cada objeto en el producto final, dependerá de la relación entre los “ picos” de las curvas de relfectancia y el color asignado, así la vegetación tomará el color asignado a la región infrarrojo cercano por presentar su máxima reflectancia en esta región, mientras que el agua tomará el color de la región azul o la verde, por ser mayor su reflectancia en estas regiones. Los cuerpos que presentan curvas de ascenso o descenso gradual suave, aparecerán con matices resultantes de la combinación de los colores asignados, tal es el caso de los suelos, tanto minerales como orgánicos, en esta caso, además del matriz resultante de la combinación de colores se presentaría también variación en intensidad, los suelos minerales tienen reflectancia notoriamente mayor que los orgánicos, por tanto estos últimos presentarán colores más oscuros que los primeros.
El proceso de clasificación tiene como objetivo, delimitar e identificar los diferentes objetos correspondientes a la cobertura del terreno, con base en sus características espectrales. Cada objeto se identifica por un rango de valores para cada banda espectral, este rango que caracteriza al objeto, se denomina FIRMA ESPECTRAL. La clasificación busaca definir las firmas espectrales de cada uno de los rasgos que se quiere clasificar. Se consideran tipos de clasificación: SUPERVISADA Y NO SUPERVISADA y algunos autores consideran una tercera que es un híbrido que adopta parte de cada uno de los procesos básicos.
9.5.1 Clasificación supervisada. Se le denomina así, porque el usuario define y supervisa todo el proceso para obtener la firma espectral de cada rasgo, siendo el equipo responsable solo del proceso de extrapolación que ubica cada uno de los píxeles en el grupo que le corresponda, según su rango espectral. En la clasificación supervisada, la primera y más importante fase, es el muestreo, el cual es responsabilidad del técnico a cargo del proceso, la segunda es la clasificación que les corresponda.
9.5.2 Clasificación no supervisada. El proceso de clasificación no supervisada erróneamente denominada a veces “ Automática” consiste en la definición de los grupos, , por el sistema mismo con base exclusivamente en las diferencias entre los valores
digitales, por lo cual algunos software le denominan clasificación de clusters. Esencialmente el sistema define las clases espectrales, no obstante, su identificación corresponde al intérprete. El agrupamiento se basa en la segmentación de la imagen en grupos homogéneos espectralmente, con base tanto en las condiciones para el proceso de agrupamiento. La similitud entre los valores, constituye un cálculo de distancias espectrales para lo cual se emplean criterios como la Euclidiana, el sistema Mahalanolbis, leffrees y otros. El método más usual de segmentación para la formación de grupos o clases es el algoritmo de K medias (medias migrantes) también llamado de optimización iterativa. El algoritmo determina la dirección de máxima elongación en un espacio bidimensional, se define tantos segmentos como grupos o se quieran formar, se calcula la media luego en cada segmento y se ubica el centroide según este criterio, se calcula luego la distancia de cada pixel y se le asigna el centroide más próximo. Con base en estos centroides se hace un nuevo cálculo para las medidas para cada grupo y se realiza una nueva reasignación de píxeles, el proceso se repite hasta cuando el posicionamiento de los píxeles no cambie o cuando se llegue a una número de iteraciones predeterminado. Este proceso define los diferentes clusters, equivale al muestreo del sistema supervisado. Una vez obtenidos los grupos se procede a la clasificación, en este caso, se asume que la asignación de clases ha sido suficientemente precisa para utilizar el clasificador de máxima probabilidad. Finalmente, el técnico identifica cada una de las clases resultantes y elabora la leyenda correspondiente.
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