Imágenes hiperespectrales en el espacio
Imagine ver el mundo con más detalles espectrales para que pueda comprender y discernir mejor cualquier cosa en nuestro planeta. Tanto las imágenes multiespectrales como las hiperespectrales capturan la luz reflejada.
Las imágenes multiespectrales dividen la luz en 4 a 36 bandas . Luego, asigna nombres a esas bandas, como rojo, verde, azul e infrarrojo cercano.
La imagen hiperespectral hace lo mismo. Se necesita un espectro de luz. Pero divide la luz en cientos de bandas espectrales estrechas.
Ahora que tiene los conceptos básicos, exploremos imágenes hiperespectrales desde el espacio. ¿Cuál es el pasado, presente y futuro de los sensores hiperespectrales?
Un desglose de los tipos de imágenes
Los principales tipos de imágenes son pancromáticas, visibles con infrarrojo cercano (VNIR), multiespectrales, superespectrales e hiperespectrales.
Todos los tipos de imágenes tienen definiciones sueltas para su número de bandas espectrales. El USGS desglosa las bandas espectrales y los tipos de imágenes de la siguiente manera:
| Tipo de imagen | Número de bandas espectrales |
|---|---|
| Pancromático | 1-2 (típicamente) |
| Infrarrojo visible y cercano | 3-4 (Rojo, verde, azul y NIR) |
| multiespectral | 5-36 |
| superespectral | 37+ |
| hiperespectral | 37+ |
Imágenes multiespectrales
Este ejemplo de imagen multiespectral muestra 5 bandas espectrales. Tiene tres bandas visibles asignadas como rojo, verde y azul. También hay 2 bandas asignadas en el espectro infrarrojo. Por lo general, las imágenes multiespectrales tienen bandas en el infrarrojo cercano (NIR) y el infrarrojo de onda corta (SWIR). Por ejemplo, las bandas Landsat y las bandas Sentinel-2 tienen esta configuración.
Imágenes hiperespectrales
Este ejemplo de imagen hiperespectral muestra bandas estrechas. No pudimos dibujar las bandas a escala, por lo que esta es solo una representación visual para ayudar a comprender el concepto. Como puede ver, las bandas son delgadas en comparación con la imagen multiespectral.
Por lo general, hay cientos de bandas en un hiperespectral. Después de descargar una imagen hiperespectral, tendrá cientos de archivos TIF para cada escena. Cada archivo TIF representa esa estrecha banda de luz como se describe en las especificaciones de los sensores.
Satélites hiperespectrales en el espacio
A continuación, describimos imágenes hiperespectrales del pasado, presente y futuro.
EO-1 (NASA)
En 2000, la NASA lanzó el satélite EO-1 que llevaba el sensor hiperespectral Hyperion. Hyperion produjo imágenes de resolución de 30 metros en 242 bandas espectrales. Hyperion realmente inició el comienzo de la obtención de imágenes hiperespectrales desde el espacio. Si desea probar las imágenes de Hyperion usted mismo, los datos están disponibles de forma gratuita en el USGS Earth Explorer.
PROBA-1 (ESA)
El Proyecto para la autonomía a bordo (PROBA-1) fue lanzado por la ESA en 2001. Llevaba CHRIS (Espectrómetro compacto de imágenes de alta resolución) para imágenes hiperespectrales de resolución media. Su modo hiperespectral produjo 63 bandas a 34m GSD. Pero también podría reconfigurarse a 150 bandas con una resolución de píxeles.
PRISMA (Italia)
PRISMA se lanzó en 2019 como un satélite hiperespectral de resolución media. Es el primero de su tipo en Italia y ayudará en la clasificación de cultivos, la gestión de recursos y el control ambiental. PRISMA (PRecursore IperSpettrale Della Missione Applicativa) produce 250 bandas con 30m GSD.
EnMap (Alemania)
Alemania planea lanzar el Programa de Análisis y Mapeo Ambiental (EnMap) en 2020. Este satélite hiperespectral constará de 228 bandas con 30m GSD.
HISUI (Japón)
El generador de imágenes hiperespectral y multiespectral (HISUI) estará a bordo del ALOS-3. Este sensor hiperespectral japonés tendrá 185 bandas con 30m GSD. Está previsto que se lance en 2020.
HyspIRI (Estados Unidos)
El lanzamiento estimado para Hyperspectral Infrared Imager (HyspIRI) es 2024. Estará equipado con el espectrómetro de imágenes VSWIR con 60m GSD.
¿Son las imágenes hiperespectrales el futuro de la teledetección?
Las imágenes hiperespectrales del espacio son un bien escaso. Las principales razones son su nivel de complejidad y el gran tamaño de los datos. Por ejemplo, una imagen de Hyperion contiene 242 archivos TIFF individuales. Cada uno muestra un diminuto espectro de luz.
SUGERENCIA PROFESIONAL: Vaya a USGS Earth Explorer para descargar imágenes de Hyperion. Consulte nuestro tutorial sobre cómo descargar imágenes satelitales.
Si combina las 242 imágenes, el tamaño de los datos es de 188 MB (comprimidos). Pero la franja es absolutamente pequeña a 680 km 2 (262 mi 2 ). Luego, si compara esto con una escena típica de Sentinel-2, que es de 12,000 km 2 (4,660 mi 2).
Pero a lo largo de los años, la tecnología y el almacenamiento han avanzado rápidamente. ¿Podrían las imágenes hiperespectrales ser una tendencia para el futuro? La respuesta es sí.
Aplicaciones de imágenes hiperespectrales
La idea principal detrás de la aparición de imágenes hiperespectrales es que brinda un mayor nivel de detalle espectral. Si tiene cientos de bandas estrechas, tiene cantidades más finas de detalles que puede peinar. A su vez, puede revelar nueva información que no sabía que era posible.
Las principales áreas de uso de las imágenes hiperespectrales se pueden clasificar en 8 grupos. Esto incluye la vegetación, la agricultura, la geología, el suelo, los recursos hídricos, los desastres y el uso de la tierra.
El principio subyacente es que mejora cualquier tipo de clasificación. Por ejemplo, puede obtener más detalles sobre la composición de la superficie geológica. Lo mismo es cierto para los tipos de vegetación, las clases de suelo y la cobertura del suelo.
Las imágenes hiperespectrales ayudan a identificar plagas para el manejo de cultivos. Para los recursos hídricos, se trata de comprender la batimetría, la calidad del agua y la química. Y se ha utilizado para la gestión de desastres, como la prevención y el seguimiento posterior.
LEER MÁS: 100 aplicaciones y usos de teledetección que hacen temblar la Tierra
¿Qué es un satélite hiperespectral?
HySIS (Satélite de imágenes hiperespectrales) es un satélite de observación de la Tierra que proporcionará servicios de imágenes hiperespectrales a la India para una variedad de aplicaciones en agricultura, silvicultura y en la evaluación de la geografía, como zonas costeras y vías navegables interiores. Los datos también serán accesibles para la defensa de la India.
¿Cuántos satélites hiperespectrales hay?
Existen al menos 25 generadores de imágenes hiperespectrales que se han desplegado en el espacio. Entre ellos, 19 están a bordo de satélites que orbitan la Tierra. Seis de ellos están fuera de las órbitas terrestres para misiones a la Luna, Marte, Venus y cometas.
¿Qué imágenes de satélite son hiperespectrales?
Los satélites hiperespectrales Jilin-1 son parte de la constelación de satélites Jilin-1 y proporcionarán imágenes satelitales de alta resolución de 5 metros con 28 bandas hiperespectrales.
¿Para qué se utilizan los hiperespectrales?
Las imágenes hiperespectrales recopilan y procesan información de todo el espectro electromagnético. El objetivo de las imágenes hiperespectrales es obtener el espectro de cada píxel en la imagen de una escena, con el fin de encontrar objetos, identificar materiales o detectar procesos.