Source: https://www.scribd.com/document/52385174/LANDSAT
Timestamp: 2017-10-22 05:46:10+00:00

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Uploaded by Cesar Huamani Ayala
Realizado por: García Varela, Alvaro
INTRODUCCIÓN............................................................................................. 4 PRINCIPIOS FÍSICOS DE LA TELEDETECCIÓN.......................................... 5
El espectro electromagnético............................................................................................. 6 Cuerpo Negro ....................................................................................................................... 8 Firma espectral .................................................................................................................. 11 Interacciones Atmosféricas .............................................................................................. 13 Dispersión ................................................................................................................... 15 Absorción .................................................................................................................... 16
SENSORES .................................................................................................. 17
Resolución de un sistema sensor.................................................................................... 18 Resolución espacial .................................................................................................... 18 Resolución espectral................................................................................................... 19 Resolución radiométrica.............................................................................................. 20 Resolución temporal ................................................................................................... 20 Relación entre los distintos tipos de resolución .......................................................... 21
Tipos de sensores ............................................................................................................. 22 Sensores activos......................................................................................................... 22 Sensores de radar .................................................................................................. 22 Lidar ........................................................................................................................ 23 Sensores pasivos........................................................................................................ 24 Sensores fotográficos ............................................................................................. 24 Exploradores de vidicon.......................................................................................... 24 Radiómetros de microondas................................................................................... 25 Exploradores de barrido y de empuje..................................................................... 25
3.2.1. 3.2.1.1. 3.2.1.2. 3.2.2. 3.2.2.1. 3.2.2.2. 3.2.2.3. 3.2.2.4.
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Sistemas de Comunicación Vía Satélite
EL PROGRAMA LANDSAT .......................................................................... 27
Características orbitales ................................................................................................... 29 Instrumentos de observación........................................................................................... 30 Sensor MSS ................................................................................................................ 32 Sistema Vidicon .......................................................................................................... 34 Sensor Thematic Mapper (TM) y el ETM+.................................................................. 35
Transmisión, procesado y distribución de la información............................................ 37 Landsat versus ….............................................................................................................. 39
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ............................................................. 40 RECURSOS DISPONIBLES EN INTERNET ................................................ 40
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El advenimiento de los satélites artificiales ha permitido la posibilidad de obtener
información detallada de la superficie terrestre. Desde el lanzamiento en 1972 del ERTS-1 (más tarde renombrado Landsat 1), el primer satélite diseñado para la observación en alta resolución de la cubierta terrestre, la teledetección ha alcanzado un alto nivel de desarrollo, beneficiándose de los avances obtenidos en la carrera espacial y desligándose de la fotografía aérea, precursora de la moderna teledetección.
Hoy en día, sensores instalados en satélites nos envían continuamente información sobre la dinámica nubosa, la cubierta vegetal y sus variaciones estacionales, la temperatura superficial oceánica, etc. Incluso eventos de gran escala temporal como las cubiertas de hielo polar, la expansión de los desiertos o la deforestación tropical pueden ser estudiados exhaustivamente y de manera continua a partir de datos procedentes de sensores situados en el espacio.
El objetivo del presente trabajo es tratar de dar una visión de como los satélites nos proporcionan esta información, particularizando este estudio sobre el programa Landsat.
El trabajo ha sido enfocado teniendo en mente el proporcionar las bases que permitan entender las prestaciones/limitaciones del equipamiento con que está dotado el Landsat y poder compararlo con otro tipos de satélites dedicados a la teledetección. Por este motivo se ha realizado una introducción más o menos extensa de los principios físicos que sustentan la técnica de la teledetección.
A continuación se da un repaso sobre las características de los sensores más utilizados en teledetección para finalmente centrarnos en la descripción del programa Landsat particularizando sobre el Landsat 7, único satélite actualmente operativo.
Todos los materiales de la Tierra reflejan o emiten energía electromagnética. PRINCIPIOS FÍSICOS DE LA TELEDETECCIÓN Los sensores de los satélites reciben la información acerca de un objeto a través de la energía electromagnética. Esta información puede estar codificada en la frecuencia. Página 5-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite .Landsat 2. intensidad o polarización de la onda y es transmitida directamente desde el objeto o indirectamente por reflexión. dispersión o reemisión hasta el sensor. Los sensores miden la intensidad de la radiación electromagnética emitida por un objeto y estudian sus propiedades físicas a partir de su variación con la frecuencia.
Dicho espectro suele estar estructurado en una serie de bandas espectrales donde la radiación electromagnética manifiesta un comportamiento similar. 1 mm de longitud e onda).1. Página 6-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . extendiéndose hasta las frecuencias de 300 Ghz (o equivalentemente.Landsat 2. No todas las bandas presentan igual interés desde el punto de vista de la teledetección. División del espectro electromagnético La banda de radio abarca aquellas longitudes de onda mayores de 10 cm (frecuencias menores de 3 Ghz). El espectro electromagnético La radiación electromagnética se presenta como una distribución continua de frecuencias que conocemos con el nombre de espectro electromagnético (EE). Limitando con la banda de radio nos encontramos con la banda de microondas. En esta región las interacciones están gobernadas por rotaciones moleculares y es mayoritariamente usada por radiómetros de microondas y sistema de radar. Esta región es usada principalmente por sensores activos y en menor medida por otros de carácter pasivo.
El infrarrojo térmico abarca desde 3. Un gran abanico de sensores emplean estas frecuencias para su operación. la materia orgánica disuelta atenúa mucho las longitudes de onda más cortas de esta banda espectral. Las partículas suspendidas y los pigmentos presentes en el agua también afectan a la radiación recibida por los sensores que operan en este rango. la reflectancia de las plantas está dominada por los pigmentos. infrarrojo térmico e infrarrojo cercano. La porción visible del espectro se extiende de 0. Página 7-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . Los sensores ultravioletas han sido empleados principalmente para el estudio de atmósferas planetarias o el estudio de superficies sin atmósferas debidas a su opacidad que presentan a estas frecuencias. la rotación molecular y las vibraciones juegan un papel importante. la ultravioleta (0. Sus posibles aplicaciones son la detección de manchas de petróleo ya que éste absorbe eficientemente la radiación ultravioleta. En esta región. Esta región se suele dividir en subregiones denominadas submilimétrica.3 Å) y gamma (< 0.3 Å) son raramente empleados debido a la opacidad de la atmósfera en estas frecuencias. si lo comparamos por ejemplo con la longitud de onda del azul. En el agua. junto con la del infrarrojo cercano.4 µm hasta 300 Å) los niveles electrónicos de energía juegan un papel clave en las interacciones onda-materia. infrarrojo lejano.Landsat La región espectral infrarroja se encuentra entre las longitudes de 1 mm y 0. entre los que destaca la clorofila. Los rayos X (300 Å a 0. En la siguiente banda. En el rango visible. para estudiar el estado de la cubierta vegetal.7 µm.7 µm que junto con la banda infrarroja es la región con mayor presencia de sensores. la temperatura de la cubierta terrestre (incluida la superficie oceánica) es la variable de mayor interés.4 µm hasta 0. Es por ello que esta banda se emplea. así como la identificación de rocas o suelos con un alto contenido en hierro. Esta banda no es empleada demasiado en teledetección debido a que los niveles de luz ultravioleta que podrían captarse no permiten obtener un relación S/N aceptable debido a la absorción producida por el ozono y el bajo nivel de emisión de esta frecuencia por parte del Sol.0-12 µm y en este rango.
cuya magnitud y composición espectral difieren considerablemente de la del Sol. Cuerpo Negro El Sol es la fuente más obvia de radiación electromagnética para su uso en teledetección. a medida que un cuerpo se calienta. Un cuerpo negro transforma la energía calorífica en energía radiante según las leyes de la termodinámica. Debemos considerar entonces a todos los cuerpos como fuentes de radiación. la distribución de la cantidad de radiación en cada longitud de onda no es uniforme. λm = donde a T a = 2898 µm K Según esta ley. 2π h C 2 λ5 S (λ ) = 1 e Ch λkT −1 La emitancia espectral es máxima a la frecuencia dada por la Ley de Desplazamiento de Wien. ya que la distribución de la energía emitida en las diferentes regiones del espectro depende de la temperatura de la fuente.Landsat 2. Si el Sol fuera un emisor perfecto sería un ejemplo de un ideal teórico denominado cuerpo negro. la longitud de onda de la máxima emitancia decrecerá. Esta ley se extrae a partir de la diferenciación de la Ley de Planck. todos los cuerpos a temperaturas superiores a 0º K. de ahí la importancia de determinar la temperatura superficial del Sol.2. Página 8-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . Sin embargo. emiten continuamente radiación electromagnética. condición que verifican todos ellos. Su emitancia espectral viene dada por la fórmula de Planck para una longitud de onda λ. Sin embargo.
emitirá más radiación.Landsat La energía total emitida en el espectro completo viene dad por la Ley de Stefan-Boltzman.6697 x10 −8 Wm −2 K −4 Esta última ley establece que si un cuerpo se calienta. S = σ T4 donde σ = 5. Esto es de especial importancia a la hora de diseñar los sensores (los objetivos con temperaturas bajas necesitarán mayores tiempos de exposición o menores resoluciones espaciales para recoger así el suficiente número de fotones para realizar una medida con la relación S/N suficientemente alta). la cual resulta de la integración de la Ley de Planck sobre toda las longitudes de onda. Página 9-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite .
con un pico en el visible. la Tierra y el satélite fueran la misma. Por esta razón se define la emitancia real como la relación existente entre la cantidad de radiación emitida por el objeto y la de un cuerpo negro a la misma temperatura y longitud de onda. Hay que tener en cuenta que los objetos reales no son perfectamente absorbentes y por consiguiente emiten menos radiación que la predicha por Planck. la emisión de la superficie terrestre en esta banda es mucho mayor que la contribución reflejada. Incluso todos los canales infrarrojos tendrían contaminación solar durante todo el día. mientras que la tierra puede considerarse un cuerpo negro a 300 K. Esto significa que si queremos observar una cubierta determinada mediante la captación de energía solar reflejada. De igual forma.7 µm. la radiación solar se superpondría sobre la terrestre para todas las longitudes de onda.4 µm. en el rango del infrarrojo térmico. Página 10-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite .Landsat Resumiendo. con un pico en 0. La tierra presenta un pico aproximadamente en 9. Si las distancias entre el Sol. La Ley de Desplazamiento de Wein nos da el punto máximo para cada temperatura y la Ley de Stefan-Boltzman el área bajo cada curva. aproximadamente entre 100 nm y 100 µm. La distribución de emitancia espectral para un cuerpo negro a 6000 K se aproxima mucho a la curva de emisividad espectral del Sol. en la región del infrarrojo térmico. Cuando la radiación solar alcanza la Tierra. la señal recibida por el sensor procedente de la Tierra debido a la Ley de Desplazamiento de Wien. debemos operar en el rango de frecuencias en el que el Sol emite una mayor cantidad de radiación. Pero la intensidad de la radiación solar decrece con el cuadrado de la distancia existente entre el satélite y el Sol. El máximo de radiación solar ocurre en la región visible del espectro. si lo que queremos es captar la emisión propia de la superficie oceánica debemos emplear sensores que trabajen en el rango entre 3-40 µm. la Ley de Planck establece la forma de las curvas de emitancia espectral observadas para cada temperatura.
los píxeles correspondientes a dicha cubierta. podemos clasificar de manera más o menos sencilla. la vegetación tiene un firma espectral caracterizada por un pico de reflexión en infrarrojo cercano. Cuando realizamos un gráfico en el que representamos la cantidad la radiación reflejada por una superficie y la relacionamos con la longitud de onda de la onda electromagnética.Landsat 2. Así.3. lo que permite diferenciarla de otras cubiertas que en el rango del visible tengan una respuesta espectral semejante. obtenemos lo que se denomina firma espectral. citando un ejemplo clásico. Firma espectral La teledetección se basa en la interacción del espectro electromagnético y la cubierta terrestre. Página 11-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . Firma espectral para distinto tipos de cubierta Conociendo la firma espectral de la cubierta que necesitamos estudiar.
relieve. influencias atmosféricas. ángulo de observación …) que dificultan en algunos casos su discriminación. Cada cubierta tiene un variabilidad determinada por varios factores (ángulo de iluminación solar. etc influyen sobre la firma espectral de la vegetación.Landsat Dentro de la firma espectral. Página 12-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . dependiendo de la longitudes de onda analizada. Es por ello que comprender y determinar la firma espectral es esencial si necesitamos diseñar instrumentos que puedan detectar los rasgo que nosotros deseemos. contenido en agua. Factores en la reflectividad de las hojas verdes Pero las diferente cubiertas no presentan un comportamiento único y permanente que coincida con las curvas de reflectividad espectral y que permitan reconocerlas sin confusión frente a otras superficies. En el siguiente diagrama podemos ver como aspectos como la pigmentación. es posible el análisis particularizado de características de la cubierta bajo estudio.
mientras que la absorción atmosférica reduce el nivel de las medidas espectrales realizadas. Los componentes gaseosos y las partículas de materia dentro de la atmósfera. Por regla general. Las regiones del espectro que están menos influenciadas por los efectos de la absorción y dispersión se denominan ventanas atmosféricas. el fenómeno de dispersión añade intensidad a la señal recibida por el sensor. Estas bandas son empleadas extensivamente en teledetección. Ambas perturbaciones varían en sus efectos de una región espectral a otra. generando las familias de sensores del visible/infrarrojo cercano y del infrarrojo térmico. Otro efecto atmosférico que también puede alterar significativamente la radiación que llega al sensor es la dispersión o difusión de radiación por partículas de la atmósfera. Los mecanismos de absorción de la atmósfera dependientes de la frecuencia. pueden afectar la intensidad y la distribución espectral de la energía y pueden impedir la observación de características de la superficie.4. Interacciones Atmosféricas La energía que recibe un sensor desde un objetivo de interés debe pasar a través de la atmósfera. Página 13-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . Tenemos un ventana bien definida en el rango del visible y unas cuantas dentro de las frecuencias correspondientes al infrarrojo. aunque en menor medida que los anteriores y por ello no serán descritos. La suma de estas dos formas de pérdida de energía se denomina atenuación atmosférica. alteran la cantidad de radiación solar que alcanza la superficie de la Tierra. Además de estos efectos mencionados.Landsat 2. habría que sumar los de reflexión y refracción.
Landsat Página 14-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite .
polvo. Dispersión La dispersión es el resultado de la interacción entre la radiación electromagnética y las partículas o moléculas de gas presentes en la atmósfera. Si no hubiera dispersión alguna el cielo sería negro. verde y azul sufren dispersión. Las gotas de agua pueden causar esta dispersión.4. Estas partículas tiene un tamaño muy variable y redireccionan la radiación incidente. Podemos distinguir dos tipos de dispersión: selectiva (afecta a longitudes de onda específica) y no selectiva (independientes de la frecuencia). desviándola de su camino. Página 15-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . Es no selectiva respecto a las longitudes de onda del visible e infrarrojo cercano. elementos contaminantes. Un efecto inmediato de este fenómeno es el color azul del cielo ya que este color sufre mayor dispersión que la roja.1-10 µm). vapor de agua. Este tipo de dispersión es la responsable de la neblina atmosférica así como del color rojo de las puestas de Sol.Landsat 2. La dispersión no selectiva se realiza cuando los tamaños de las partículas son mayores que las longitudes de onda. polen. … Conjuntamente suele recibir el nombre de aerosoles. ya que cantidades similares de luz roja. los efectos varían inversamente a la longitud de onda. Sus efectos pueden ser muy irregulares espacialmente y pueden variar rápidamente en el tiempo. Sus efectos son inversamente proporcionales a la cuarta potencia de la longitud de onda. de ahí la considerable dificultad que implica realizar un análisis cuantitativo de este fenómeno. Al igual que ocurría en la dispersión Rayleigh. La dispersión Rayleigh pertenece al primer grupo y es común cuando la radiación interacciona con partículas o moléculas atmosféricas que tiene un diámetro mucho menor que la longitud de onda de la radiación incidente.1. aproximadamente las longitudes de onda de la radiación electromagnética en el visible e infrarrojos cercano y térmico. La dispersión Mie también es selectiva y aparece cuando los tamaños son (0. Por ello las nubes y nieblas parecen blancas. Las partículas responsables de este efecto son el humo.
Gases tales como el dióxido de carbono.2. La teledetección evita tener que emplear las bandas de absorción para el estudio de la cubierta terrestre. para algunos estudios de naturaleza climatológica y metereológica estas zonas se eligen deliberadamente. Incrementando la longitud de onda encontramos una secuencia de bandas de absorción más o menos fuerte alternadas con otras zonas de relativa transparencia.Landsat 2. Para longitudes de onda cortas (<0. sin embargo. el vapor de agua y el ozono tiene bandas de absorción en regiones particulares del espectro electromagnético. Página 16-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . Absorción La absorción es el segundo proceso que interacciona con la radiación que llega a la atmósfera.3 µm) la atmósfera absorbe casi toda la radiación incidente.7 µm encontramos una ventana atmosférica en la que la atmósfera es muy transparente a la radiación visible.4. Entre 0.3-0.
cuando son capaces de emitir su propio haz de energía. Página 17-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . SENSORES La teledetección de cualquier fenómeno requiere el concurso de tres factores. Entre las variadas formas de clasificar los sensores remotos. una de las más habitual es considerar su procedimiento de recibir la energía procedente de las distintas cubiertas. conviene analizar algunos conceptos previos que les afectan a todos y que nos va a permitir un marco para poder comparar las dotaciones del Landsat y poder compararlos con los disponibles en otro tipo de satélites. En este sentido. Antes de describir los distintos tipos de sensores existentes. sus características que nos permitirán sacar conclusiones a la hora de analizar las dotaciones que posee cada satélite. la interacción de dicha radiación con la superficie del objeto a estudiar y un sistema de detección que reciba la radiación reflejada. cuando se limitan a recibir la energía proveniente de un foco exterior a ellos. una fuente energética de radiación electromagnética. En este apartado vamos a estudiar estos elementos denominados sensores. a saber. se puede hablar de dos tipos de sensores: pasivos.Landsat 3. y activos.
Una resolución muy alta para el estudio de eventos mesoescalares sería claramente contraproducente y estudios de carácter urbano precisan de resoluciones de algunos metros. esa distancia se corresponde al tamaño de la mínima unidad de información incluida en la imagen (pixel).1. La resolución espacial en la superficie varía en función de la distancia del satélite y el ángulo de observación relativo a la vertical. El IFOV se define como la sección angular. irá adquiriendo una forma rectangular hacia los extremos. El concepto de resolución implica al menos cuatro manifestaciones: espacial. observada en un momento determinado. Resolución de un sistema sensor Podemos definir la resolución de un sistema sensor como su habilidad para registrar. Resolución espacial Este concepto designa al objeto más pequeño que puede ser distinguido sobre una imagen. Más aún. información de detalla. si bajo el satélite el IFOV es cuadrado. 3. la resolución en los extremos de una imagen puede ser varias veces mayor que la del nadir (punto de la superficie más cercano al satélite y que suele coincidir con el centro de la imagen) del satélite. y depende de la longitud focal de la cámara y de su altura sobre la superficie. Simplificando las cosas.1. suele medirse como la mínima separación a la cual los objetos aparecen distintos y separados en la fotografía. espectral. Estos factores han de ser tenidos en cuenta para una interpretación correcta de los datos. Cada problema tiene su resolución espacial más apropiada. se suele utilizar la distancia sobre el terreno que corresponde a ese ángulo. No obstante. se prefieres utilizar el concepto de campo de visión instantáneo (IFOV). discriminándola. En un sistema fotográfico.Landsat 3. en los sensores óptico-electrónicos. Página 18-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . medida en radianes. radiométrica y temporal. Se mide en unidades de longitud (mm sobre la foto o metros sobre el terreno). teniendo en cuenta la altura del vuelo y la velocidad de exploración del sensor. Por su parte.1. De esta manera.
este factor tendrá más o menos importancia. Resolución espectral Indica el número y anchura de las bandas espectrales que puede descriminar el sensor.Landsat 3. Un sensor será tanto más idóneo cuanto mayor numero de bandas proporcione. Dependiendo del propósito del sensor. ya que facilita la caracterización espectral de las distintas cubiertas.2. Bandas muy amplias suponen registrar un valor promedio que puede encubrir la diferenciación espectral entre cubiertas de interés. y nos da una medida del vigor de la cubierta vegetal. El problema que surge es que también se reduce la relación S/N por lo que es necesario llegar a una solución de compromiso entre ambas magnitudes. La elección de un numero apropiado de bandas y la correcta selección de su anchura puede proporcionar ventajas a la hora de realizar clasificaciones entre cubiertas de respuesta espectral semejante. Por tanto a menor ancho espectral mayor resolución.1. Un ancho de banda inadecuado o la elección incorrecta del número y posición de las bandas conduce a pobres resultados. Página 19-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . Por ejemplo el índice de vegetación procede de la relación entre las reflectividades en el infrarrojo cercano y en el rojo. A la vez. conviene que esas bandas sean suficientemente estrechas con el objeto de recoger la señal sobre regiones coherentes del espectro.
Al igual que ocurría en la resolución espectral existe una relación directa entre la resolución radiométrica y la relación S/N.1. Los satélites meteorológicos están obligados a facilitar una información muy frecuente. 128 y 256 e incluso 1024 niveles son valores habituales. los satélites de recursos naturales ofrecen una cadencia mucho menor (12 días en el Landsat). así como del diseño del sensor. Por el contrario. Página 20-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . 3.Landsat 3.4. El ciclo de cobertura depende de las características de la órbita del satélite. mayor número de niveles mayor detalle de la información. El valor elegido es una decisión de compromiso entre la fidelidad con la que se quiere captar un fenómeno y la cantidad de información que hay que transmitir (no hay que olvidar que todo la información que se genera debe ser tratada y transmitida a tierra). Resolución radiométrica La resolución o sensitividad radiométrica hace referencia al rango dinámico o número de nivel digital usados al digitalizar la información procedente del sensor (bits por pixel).1. La resolución radiométrica es variable según la banda espectral bajo análisis. Valores de 64. ya que se dedican a observar un fenómeno de gran dinamismo (30 minutos en el Meteosat).3. Resolución temporal Este tipo de resolución se refiere al intervalo de tiempo entre muestras sucesivas de la misma zona de la cobertura terrestre. En general. La cadencia temporal de los sistemas espaciales varía de acuerdo a los objetivos fijados para el sensor.
Relación entre los distintos tipos de resolución Todos los aspectos comentados en el apartado de resolución están íntimamente ligados. Por esta razón. por el contrario el sensor se orienta a exploración minera. disminuye habitualmente la temporal y es previsible que se reduzca también la espectral y radiométrica. El aumento en cualquiera de los cuatro tipos de resolución.5. el detalle espacial y espectral resulta más importante reduciéndose en consecuencia su ciclo temporal. deberá realzarse su cobertura temporal. Si.Landsat 3. poseían de un sistema de grabación a bordo que le permitía almacenar imágenes de áreas no cubiertas por la red de antenas receptoras. Si está orientado a la detección de fenómenos efímeros en el tiempo. los primeros Landat. En resumen. significa también un incremento considerable del volumen de datos que tanto el sensor como la estación receptora han de procesar. El principal problema se encuentra en la transmisión de las imágenes a la superficie terrestre. a la hora de diseñar un sensor remoto habrá que subrayar aquel tipo de resolución más conveniente a sus fines. como ocurre con los satélites meterelógicos. A mayor resolución espacial. Página 21-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . dotados de media resolución espacial.1. espectral y radiométrica. aun a costa de perder resolución espacial.
Tipos de sensores Dependiendo de la fuente de radiación incidente en el sensor.Landsat 3.1. Página 22-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . polarizada. Los sensores activos generan y recogen su propia radiación mientras que los pasivos se limitan a recibir la radiación electromagnética reflejada y/o emitida por la cubierta terrestre. circular. multifrecuencia. Estas radiaciones penetran las nubes y este hecho constituye un importante factor en teledetección. el tamaño mínimo de un objeto identificable que es directamente proporcional a la longitud de onda y altura de la observación e inversamente proporcional al diámetro de apertura. Para paliar este problema se emplea el Radar de Apertura Sintética (SAR) cuyo principio de operación se basa en el efecto Doppler que afecta a la observación realizada cuando existe un movimiento relativo entre el objeto y sensor. pendiente y conductividad eléctrica. Sensores activos 3. Su principal problema es su baja resolución espacial. Estos sensores tienen la ventaja sobre los sensores en el visible e infrarrojo de que son independientes de la hora solar y de las condiciones atmosféricas. multipolarizada. Estos se pueden clasificar en dos categorías: activos y pasivos. pancromática y policromática.2.2. 3. Los sensores activos que trabajan en este rango se denominan radares.Sensores de radar La radiación electromagnética entre las longitudes de onda de 1 mm y 300 cm constituyen la región de microondas del espectro electromagnético. Los radares pueden dividirse en seis variantes: monofrecuencia.1. por lo que pueden usarse sobre áreas de cobertura nubosa muy persistente y detectan rugosidad.2.1.
Hasta el momento. alga y contaminantes del agua. medición de la humedad. Cada uno de estos tipos de Lídar se orientan a aplicaciones específicas.2. Lidar Es un sistema activo que opera entre el ultravioleta y el infrarrojo cercano.2. de acuerdo a los principales tipos de dispersión: de Mie. Esta formado por un laser que emite radiación en pulsos o de manera continua que es recogida por medio de un sistema óptico. el Lídar más utilizados es el de fluorescencia inducida que permite detectar manchas de aceite. condiciones de humedad en la vegetación.1. y estimación de la velocidad del viento. contenido de pigmentos y cálculos de biomasa. de resonancia de absorción diferencial y de fluorescencia inducida. presión y temperatura del aire.Landsat 3. Existen distintos sistema Lídar. Página 23-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . Rayleigh y Raman. los más desarrollados son aquellos que intentan explorar situaciones atmosféricas: detección de aerosoles y partículas contaminantes del aire. En lo que se refiere a la teledetección de cubiertas terrestres. Este sistema sólo es efectivo sobre área libres de nubes y tiene una resolución mayor que los sensores radar de microondas.
sensores mono o multibanda.2. Página 24-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . de empuje. Sensores pasivos Entre los sensores pasivos cabe diferencias varias clases: fotográficos. Los sistemas basados en este principio se pueden dividir según varios criterios.Landsat 3. Como es obvio su utilización en satélites es nula siendo su campo de aplicación en plataformas aéreas. 3.Sensores fotográficos Este tipo de sensores se siguen empleando en la actualidad.2. especialmente de satélites metereológicos. que puede trabajar en forma pancromática o multibanda. De esta manera.2. Basan su funcionamiento en la impresión de la imagen enfocada en una película fotosensible. la señal deriva de la porción no usada del haz de electrones que retorna por la misma trayectoria del rayo incidente y se amplifica en un multiplicador de electrones. las nubes son un gran problema y la película es de un solo uso. fotografía vertical y oblicua … Los problemas de estos sensores es que sólo pueden emplearse de día. 3.1. aunque en mucha menor medida que hace algunos años. En el caso del RBV (Return Beam Vidicon).Exploradores de vidicon Se trata de un sistema a la cámara de televisión. instalados en los Landsat. Esta copia se mantiene hasta que un haz de electrones escanea de nuevo la superficie y restaura el equilibrio de partida.2. La escala de la fotografía depende de la longitud focal de la lente o sistema de lentes y de la altura del sensor sobre la superficie terrestre. En estos sistemas la imagen se enfoca sobre un fotoconductor y se construye una réplica electrónica de la imagen óptica. según el número de objetivos. exploradores de barrido. Esta cámaras han demostrado ser muy valiosas al proporcionar datos en tiempo real o casi real. Este sensor tiene mayor sensibilidad a bajos niveles de luz y mayor resolución que el vidicon ordinario operando simultáneamente en cada banda. cámaras vidicon y radiómetros de microondas. según el tipo de película tenemos sensores pancromáticos.2.2. el ángulo de observación.2. color e infrarrojo.
El primer factor es también la mayor limitación del sistema. 3.Radiómetros de microondas. Consta de un elemento direccional. Este sistema mejora la relación S/N de los mecánicos en los que un solo detector explora cada línea secuencialmente. Cada elemento de una línea corresponde a un detector y la imagen se forma a medida que el satélite se mueve a lo largo de su trayectoria.2. Dado que el tiempo disponible de observación para cada punto se incrementa teóricamente se pueden obtener mejores resoluciones espectrales y radiométricas. un receptor que selecciona y amplifica la señal y un detector. La señal recibida desde el espejo se muestrea a intervalos regulares y conforma la unidad mínima de información adquirida por el sensor.2. tienen la gran ventaja de que la cubierta nubosa no representa un obstáculo. Para sensores multiespectrales. Página 25-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . En estos sistema el IFOV (Instantaneous Field Of View) es circular con resolución espacial proporcional al diámetro de apertura. Aunque las intensidades de la radiación de microondas son muy bajas comparadas con las de otras longitudes de onda.4.3.Exploradores de barrido y de empuje Los exploradores de barrido suelen estar formados por un espejo móvil que oscila perpendicularmente a la trayectoria del satélite y escanea una línea de terreno a ambos lados de la traza del satélite. el ancho rango observable de emisividad superficial y su independencia de las condiciones atmosféricas.2. la señal se compone en diversas longitudes de onda que son dirigidas hacia detectores sensibles a dichas radiaciones.Landsat 3. Las principales características de este tipo de sensores son su baja resolución espacial. sin embargo se han utilizado con éxito en cartografía de hielo y nieve gracias a ser muy sensible a bajas temperaturas así como en hidrología y oceanografía. La radiación recibida en el espejo llega a una serie de detectores que la convierten en un valor numérico y los datos son transmitidos a tierra para su posterior procesado. Dado que el tiempo disponible explora cada línea secuencialmente.2. Los exploradores de empuje (pushbroom) elimina el espejo oscilante e incorpora una matriz lineal de detectores.
Landsat Esplorador de barrido (MSS del LANDSAT) Explorador de empuje Página 26-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite .
la agencia espacial norteamericana (NASA) diseño a finales de los años 60 el primer proyecto dedicado exclusivamente a la observación de los recursos terrestres. Fruto de estos trabajos fue la puesta en órbita del primer satélite de la serie ERTS (Earth Resource Technollogy Satellite) el 23 de Julio de 1972. en 1975 (Landsat 2). el programa Landsat entra en una nueva etapa en cuanto a financiación y funcionamiento con la transferencia del programa al sector privado.Landsat 4. Ante las presiones de la comunidad científica y profesional. en 1992 una nueva ley. Recortes presupuestarios pusieron en entredicho este compromiso y se temió por la continuidad de los Landsat. En 1985 la compañía EOSAT recibe los derechos para vender productos Landsat por un período de 10 años con el compromiso de participar en el desarrollo de futuros sensores. el programa Landsat puede considerarse el más fructífero puesto que ha proporcionado datos multiespectrales de alta resolución a una amplia gama de usuarios durante más de 25 años. lo que representa el registro más largo de información sobre la superficie terrestre obtenido de forma global y repetitiva desde el espacio. EL PROGRAMA LANDSAT Gracias a los brillantes resultados que proporcionaron las primeras fotografía espaciales. El gobierno mantenía la responsabilidad en el control físico de la plataforma y se comprometía a colaborar en el desarrollo de los Landsat 6 y 7. Entre los satélites de recursos. Esta familia de satélites fue rebautizada como Landsat a partir del segundo lanzamiento. Página 27-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . A mediados de los 80. devuelve la gestión del programa al gobierno y se adquieren compromisos para una financiación estable que asegure la continuidad del Landsat 6 y 7 en los 90.
y la USGS recoge. Historia de la cobertura del programa LANDSAT Este proyecto ha culminado con el lanzamiento en 1999 del Landsat 7. No obstante. se inicia el proyecto Landsat 7 bajo un programa en el que participan 3 agencias: la NASA es responsable del desarrollo y lanzamiento del satélite y del sector de tierra. Página 28-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . que se espera tenga una vida de cinco años.Landsat El Landsat 6 se lanzó en 1993 pero por fallos de comunicación con la plataforma no se ubicó en la órbita precisa y se perdió. la NOAA se encarga de su operación y mantenimiento durante todo el tiempo de vida del satélite. procesa y distribuye los datos y se encarga de mantener el archivo de datos. El Landsat 7 parece abrir nuevas espectativas en la distribución y comercialización de los datos con el abaratamiento de los productos y el consiguiente acceso a un mayor número de usuarios. Este fracaso y el dudoso éxito de la gestión privada hizo temer por el futuro de estos satélites.
Landsat 4. con lo que realizaba 14 órbitas diarias para volver sobre la misma porción de la superficie terrestre a los 18 días. circundaba la tierra cada 103 minutos. el momento de adquisición se mantiene en torno a las 9:45 hora local en nuestras latitudes. La altura de vuelo se reduce de 917 a 705 Km. Con una altura orbital media de 917 Km. Página 29-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . esto es que pasa por el mismo lugar a la misma hora. se hacían desde las estaciones terrestres. de 18 a 16 días. y a la misma hora local (entre 9:30 y las 10:30 según latitudes).1 grados). aunque se mejora el ciclo de recubrimiento. Los satélites posteriores (4 … 7) modificaron su forma y sus característica orbitales. ligeramente inclinada (99.9 grados). Con el fin de reducir al máximo las alteraciones en las condiciones de observación se dotó a los satélites de un sistema de estabilización según tres ejes. gracia a su menor periodo orbital (98. lo que confería una gran estabilidad en la toma de datos. El peso total del sistema se aproximaba a los 960 Kg. Sin embargo. orientados hacia la superficie terrestre y la vertical del punto nadir. polar.1. Características orbitales Los primeros tres satélites de la serie tenían unas características similares. Su órbita era heliosíncrona. Las correcciones en la órbita. por tanto.
Instrumentos de observación En lo que a equipamiento se refiere el programa Landsat puede ser estructurado en 3 generaciones. espectral y radiométrica Con el lanzamiento del Landsat 7 (ya que el 6 no llego a funcionar) se entra en una versión mejorada de la segunda generación con la incoporación de una versión actualizada del TM denominado ETM (Enhanced Thematic Mapper).2. Los satélites de la segunda generación Landsat 4 y 5 mantienen el sensor MSS para garantizar la continuidad de los datos anteriores. eliminan las cámaras RBV e incorporan un nuevo sensor denominado TM (Thematic Mapper) diseñado para la cartografía temática que proporciona datos de mayor resolución espacial. 2 y 3 cuyo equipamiento estaba formado por una explorador de barrido multiespectral MSS (Multispectral Scanner) y un conjunto de tres cámaras vidicon RBV (Return Beam Vidicon). Página 30-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . Una primera fase constituida por los Landsat 1. La tabla siguiente resume la información más relevante de cada uno de los satélite que conforma la serie Landsat.Landsat 4. En los siguiente apartados vamos a resumir las características más importantes de cada uno de estos sensores.
9 (5) 1.1 Idéntico al Landsat 1 (1) 0.52 (3) 0.68 (3) 0.57 (2) 0.7 0.5 2.6 (5) 0.70 0.8 (1) 0.1 12.4 (7) 2.7 0.5 0.6 0.6 (6) 0.60 0.5 (5) 0.8 1.6 0.8 (8) 10.1 0.69 (4) 0.7 (7) 0.75 (6) 10.08 Idéntico 0.61 (3) 0.5 (7) 2.9 1.52 (2) 0.35 PAN 0.5 (5) 0.5 0.63 (4) 0.63 0.35 al Landsat 4 79 79 79 79 240 82 82 82 82 30 30 30 30 30 120 30 05/10/93 05/10/93 15/04/99 705 705 16 16 Fallos en el sistema ETM+ (1) 0.7 (7) 0.45 0.6 (6) 0.48 0.8 1.5 0.52 0.76 (5) 1.55 1.8 1.6 0.8 (7) 0.69 0.55 (6) 10.7 0.58 0.6 0.7 (6) 0.Landsat Satélite Landsat 1 Lanzamiento (fin servicio) 23/07/72 06/01/78 Altitud (km) 917 Periodicidad (días) 18 Sensor RBV Banda: intervalo espectral (µm) µ (1) 0.78 0.45 (2) 0.4 12.53 0.4 (4) 0.83 Resolución espacial (m) 80 80 80 79 79 79 79 MSS Landsat 2 Landsat 3 22/01/75 25/02/82 05/03/78 31/03/83 917 917 18 18 (4) 0.09 2.75 12.90 30 30 30 30 30 120 30 15 Página 31-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite .75 RBV 40 MSS Landsat 4 16/07/82 (83) 705 16 MSS TM Landsat 5 Landsat 6 Landsat 7 (4) 0.
el sensor MSS registra seis líneas simultáneamente con cada oscilación del espejo.56 grados. En el caso del Landsat 3. Página 32-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite .1. registrada por detectores de mercurio-cadmio-telurio. y la envía a distintos detectores.Landsat 4. se añadio una banda térmica (banda 8).2. compuestos por foto-diodos de silicio (banda 7). divididos a ambos lados de la vertical de la traza. La radiación recibida por el sistema focal se transmite a un sistema óptico que la descompone en cuatro bandas. lo que a la altura orbital del satélite. Sensor MSS El sensor MSS es un equipo de barrido óptico-electrónico con un campo total de visión de 11. Con objeto de acoplar la secuencia de barrido a la velocidad del satélite. Por tanto. el MSS dispone de 24 detectores (6 líneas x 4 bandas). le permite explorar una franja de terreno de 185 Km. y por tubos foto-multiplicadores (banda 4 a 6).
lo que explica la disimetría final entre el número de líneas y de columnas en la imagen. Los MSS de la segunda generación codificaban las cuatro bandas con 8 bits (0 a 255). Página 33-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite .Landsat Una escena adquirida por el sensor MSS comprende 2.340 líneas de barrido y 3. Las bandas visibles (4 y 5) permitía la detección de aspectos antrópicos. como áreas urbanas o vías de comunicación a la vez que podían proporcionar información sobre la calidad de la aguas.240 columna por línea. además de ser especialmente sensibles a la humedad. Las dos bandas del infrarrojo cercano (6 y 7) permitían registrar parámetros vitales en la actividad de las plantas.62 Ha). Los sensores MSS cubrían 4 bandas de análisis. En los primeros MSS la resolución espectral era de 7 bits (0 a 127) para las banda 4 a 6. 6 bits (0 a 63) para la banda 7. si bien en la transformación digital se le asigna un formato nominal de 57 x 79 m. Cada pixel corresponde a una superficie real de 79 m de lado (0.
por lo que fué sustituido en el tercero por otro sistema Vidicon. a partir de la proporcionada por RBV. cubriendo por lo tanto la misma superficie del sensor MSS. especialmente para mejorar la calidad visual de sus imágenes.Landsat 4. pero con una resolución aproximada de 40 m.2. Su resolución especial se cifraba en 80 m. Página 34-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . Sistema Vidicon Los dos primeros satélites Landsat incorporaron un sistema de tres cámaras RBV. el planteamiento se dirigió más a mejorar la resolución espacial que la espectral.2. por lo que se montaron dos cámaras pancromáticas de alta resolución operando simultáneamente con el MSS. Esta cámaras cubrían un abanico espectral de 0.705 µm. el RBV se ha utilizado en estudios morfológicos y en cartografía de la cubierta del suelo. En este caso. cada una de las cuales registraba información en una banda espectral comprendida entre el verde y el infrarrojo cercano. la misma cobertura del MSS. El registro entre ambas permitió utilizar el RBV como auxiliar del MSS. Este sistema no funcionó adecuadamente en los dos primeros Landsat. se emplearon diversas técnicas de fusión. como la normalización de bandas MSS. si bien la escasa pervivencia de este sensor ha reducido sensiblemente su rango de aplicaciones. en cuatro adquisiciones. o la transformación HSI. proporcionando. Para ello.505 a 0. En el campo de las aplicaciones temáticas.
detección de focos de calor (infrarrojo medio y térmico) además de mantener las ya existentes para el MSS. a la par que aumenta el volumen de datos a procesar (6 veces superior al MSS). Este aumento en el número de detectores complica el proceso de calibración. cada oscilación del espejo supone 16 líneas de barrido. de 24 a 100. los Landsat de segunda generación permitieron una sensible mejora en las aplicaciones terrestres y marinas sobre el sensor MSS: detección de turbideces y contaminantes en el agua (banda azul). a la vez que se reduce el IFOV.2. espectral y radiométrica: de 79 a 30 m. Todo ello le permite mejorar la resolución espacial. y de 6 a 8 bits. contenidos de humedad en las plantas y suelo (infrarrojo medio). incorporando información de cuatro bandas del espectro no contempladas en el MSS (azul. En la segunda generación del programa Landsat se introdujo un nuevo tipo de sensor. Frente al MSS. denominado Thematic Mapper (TM).Landsat 4. diseñado para la cartografía temática. el MSS. Al igual que su predecesor. Los detectores están formados por tubos de silicio. ambas en el infrarrojo cercano. para la bandas 1 a 4. exploración minera (infrarrojo medio). se aumenta los niveles de codificación y se realiza el barrido en dos direcciones. El diseño del TM pretendió paliar las deficiencias observadas en la imágenes MSS. el TM aumenta el número de detectores. Sensor Thematic Mapper (TM) y el ETM+. Página 35-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . por una sola. mientras se sustituían las bandas 6 y 7 del sensor. Con esta nueva configuración. y mercurio-cadmio-telurio para la banda 6. En el TM. De esta forma se precisan 16 detectores por banda.3. frente a 6 en el MSS. de 4 a 7 bandas. el Thematic Mapper es un equipo de barrido multiespectral. salvo la banda térmica que registra una menor resolución (120 m) y solo requiere cuatro detectores. indio-antimonio para las bandas 5 y 7. dos en el infrarrojo medio y una en el térmico).
El ETM+ incorpora a mayores una banda pancromática (0. A modo de ejemplo decir que una sola imagen del TM era 6 veces más cara que una adquirida por el MSS (sobre el mismo territorio). En la actualidad el Landsat 7 está equipado con una versión mejorada del TM denominado ETM+ (Enhaced Thematic Mapper) por lo que todo lo explicado en este apartado para el TM es de aplicación para el ETM+.Landsat Por la parte de los inconvenientes de este sensor frente al MSS fue su coste y el gran volumen de datos que se generaban.000.9 µm) con una resolución espacial de 15 m. Página 36-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . frente a los 28 millones de una imagen MSS. lo que para la época suponía un problema ya que se precisaban computadoras de elevadas prestaciones para poder manipularlas. lo que permite obtener ampliaciones a una escala de hasta 1:25.5 a 0. Por otro lado la cantidad de datos suponía 231 millones de pixels.
procesado y distribución de la información Las imágenes obtenidas de los distintos sensores dan lugar a una gran cantidad de información que debe ser transmitida lo antes posible con el fin de no saturar la memoria del satélite. LANDSAT dispone de una red de 13 estaciones distribuidas a lo largo del planeta para el envío de esta información. Los datos adquiridos sobre Europa son recibidos en las cuatro estaciones de la ESA (Kiruna.Landsat 4. Transmisión. Para ello. Página 37-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite .3. Neustrelitz. Fucino y Maspalomas) y distribuidos a través de la empresa Eurimage.
que consiguen minimizar las variaciones espaciales internas presentes en la imagen en su estado bruto. o más conocido como Level 0R. Las imágenes Landsat7 están disponibles en 2 niveles. usando parámetros espaciales contenidos en los archivos descriptores de imagen (datos de posicionamiento y efemérides del satélite). y esto es válido para todos los satélites comercialmente disponibles.Landsat En el pasado en el caso de que un satélite no se encontrara bajo la cobertura de alguna antena terrestre. A partir de las imágenes Level 0R se pueden aplicar correcciones radiométricas. las correcciones del sistema son algoritmos de rectificación de la imagen cruda aplicada automáticamente en la estación de recepción. pasando a ser Level 1R o bien con correciones radiométricas y geométricas Level 1G. Página 38-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite . correcciones del ángulo de curvatura terrestre. En el Landsat 7 el WBVTR ha sido sustituido por un registrador de estado sólido con una capacidad de almacenamiento de 378 Gigabits. etc. La siguiente tabla resume los productos Landsat 7 que se pueden adquirir. son imágenes donde no se han aplicado ningún tipo de corrección. En todas las imágenes. Posteriormente serán transmitidas a la estación terrestre más cercana. los primeros Landsat incorporaban un sistema de grabación a bordo denominado WBVTR ( Wide Band Video Tape Recorders). El Level 0. formatos de distribucción y precio. variaciones de velocidad. que permitía adquirir imágenes de áreas remotas. altura y actitud del satélite. Level 0 y Level 1. que puede recoger 42 minutos de datos procedentes del ETM+ y 29 horas de datos de telemetría de manera concurrente. desplazamientos orbitales.
VIS : NIR: SWIR: TIR: Espectro visible. Infrarrojo de onda corta. TIR) con un ciclo orbital corto y un ancho valor de traza (swatch). La siguiente tabla visualiza las características más destacables de distintos tipo de satélites dedicados a la teledetección. SWR. NIR. Landsat versus ….4. A esto hay que sumarle un archivo retrospectivo de 25 años de operatividad lo que le confiere un lugar privilegiado dentro de los satélite de teledetección. Vemos que el Landsat combina una serie de características como es una buena resolución espacial (15 o 30 m) con una gran cobertura espectral (VIS. Infrarrojo térmico. Página 39-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite .Landsat 4. Infrarrojo cercano.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS • Fundamentos de teledetección espacial / Emilio Chuvieco (1990) • Elementos de teledetección / Carlos Pinilla (1995) • Aplicación de la tecnología de percepción remota a las pesquerías marinas: manual introductorio / FAO (1990) • Landsat 7 Program Report FY2000 (pdf incluido en el CD) 6. RECURSOS DISPONIBLES EN INTERNET • http://ltpwww.gsfc.gov/IAS/handbook/handbook_toc.Landsat 5. • http://www.usgs.gov (Web de la USGS sobre el Landsat) Página 40-40 Sistemas de Comunicación Vía Satélite .htm (Pagina de la empresa Aeroterra) • http://landsat.nava.nasa.aeroterra.com.ar/HTMs/landsat7ETM.gov (Web de la Nasa sobre el Landsat) • http://landsat7.html (Página oficial del Landsat 7).gsfc.
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