¿Qué es la teledetección? La guía definitiva -

¿Qué es la teledetección?

La teledetección es la ciencia de obtener las propiedades físicas de un área sin estar allí. Permite a los usuarios capturar, visualizar y analizar objetos y características en la superficie de la Tierra. Al recopilar imágenes, podemos clasificarlas en cobertura terrestre y otros tipos de análisis.

Tabla de contenido

Capítulo 1. Tipos de sensores

La teledetección utiliza un sensor para capturar una imagen. Por ejemplo, los aviones, los satélites y los vehículos aéreos no tripulados tienen plataformas especializadas que transportan sensores.

El siguiente diagrama muestra las principales tecnologías de detección remota y sus altitudes típicas.

TIPOS DE SENSORES

Cada tipo de sensor tiene sus propias ventajas y desventajas. Cuando desee capturar imágenes, debe considerar factores como las restricciones de vuelo, la resolución de la imagen y la cobertura.

Por ejemplo, los satélites capturan datos a escala global. Pero los drones son más adecuados para volar en áreas pequeñas. Finalmente, los aviones y helicópteros toman el término medio.

RESOLUCIÓN DE IMAGEN

Para la observación de la tierra, también hay que tener en cuenta la resolución de la imagen. La teledetección divide la resolución de la imagen en tres tipos diferentes:

Resolucion espacial
Resolución espectral
Resolución temporal

RESOLUCION ESPACIAL

La resolución espacial es el detalle en píxeles de una imagen. Una alta resolución espacial significa más detalles y un tamaño de píxel más pequeño. Mientras que una resolución espacial más baja significa menos detalles y un tamaño de píxel más grande.

Por lo general, los drones como DJI capturan imágenes con una de las resoluciones espaciales más altas. A pesar de que los satélites están más altos en la atmósfera, son capaces de tener un tamaño de píxel de 50 cm o más.

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RESOLUCIÓN ESPECTRAL

La resolución espectral es la cantidad de detalle espectral en una banda. La alta resolución espectral significa que sus bandas son más estrechas. Mientras que la baja resolución espectral tiene bandas más anchas que cubren una mayor parte del espectro.

RESOLUCIÓN TEMPORAL

La resolución temporal es el tiempo que tarda un satélite en completar una órbita completa. Los UAV, aviones y helicópteros son completamente flexibles. Pero los satélites orbitan la Tierra en trayectorias establecidas.

Los satélites del sistema de posición global están en órbita terrestre media (MEO). Debido a que siguen un camino orbital continuo, los tiempos de revisita son consistentes. Esto significa que nuestro receptor GPS casi siempre puede alcanzar 3 satélites o más para una alta precisión.

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TIPOS DE ÓRBITAS

Los tres tipos de órbitas son:

Las órbitas geoestacionarias coinciden con la tasa de rotación de la Tierra.
Las órbitas sincronizadas con el sol mantienen el ángulo de la luz solar en la superficie de la Tierra lo más consistente posible.
Las órbitas polares pasan por encima o casi por encima de ambos polos de la Tierra.

Es la altura del satélite sobre la superficie de la Tierra lo que determina el tiempo que tarda en completar una órbita. Si un satélite tiene una altitud mayor, el período orbital aumenta.

Clasificamos las órbitas por su altitud:

Órbita terrestre baja (LEO)
Órbita terrestre media (MEO)
Órbita terrestre alta (HEO)

A menudo encontramos satélites meteorológicos, de comunicaciones y de vigilancia en órbita terrestre alta. Pero los CubeSats, la ISS y otros satélites a menudo se encuentran en órbita terrestre baja.

Capítulo 2. Tipos de Teledetección

Los dos tipos de sensores de teledetección son:

Sensores pasivos
Sensores activos

SENSORES ACTIVOS

La principal diferencia entre los sensores activos es que este tipo de sensor ilumina su objetivo. Luego, los sensores activos miden la luz reflejada. Por ejemplo, Radarsat-2 es un sensor activo que utiliza un radar de apertura sintética.

Imagina el flash de una cámara. Ilumina a su objetivo. A continuación, captura la luz de retorno. Este es el mismo principio de cómo funcionan los sensores activos.

SENSORES PASIVOS

Los sensores pasivos miden la luz reflejada emitida por el sol. Cuando la luz del sol se refleja en la superficie de la Tierra, los sensores pasivos capturan esa luz.

Por ejemplo, Landsat y Sentinel son sensores pasivos. Capturan imágenes detectando la luz solar reflejada en el espectro electromagnético.

La teledetección pasiva mide la energía reflejada emitida por el sol. Mientras que la detección remota activa ilumina su objetivo y mide su retrodispersión.

Capítulo 3. El espectro electromagnético

El espectro electromagnético varía desde longitudes de onda cortas (como los rayos X) hasta longitudes de onda largas (como las ondas de radio).

Nuestros ojos solo ven el rango visible (rojo, verde y azul). Pero otros tipos de sensores pueden ver más allá de la visión humana. En última instancia, esta es la razón por la que la teledetección es tan poderosa.

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

Nuestros ojos son sensibles al espectro visible (390-700 nm). Pero los ingenieros diseñan sensores para capturar más allá de estas longitudes de onda en la ventana atmosférica.

Por ejemplo, el infrarrojo cercano (NIR) está en el rango de 700-1400 nm. La vegetación refleja más luz verde porque así es como la ven nuestros ojos. Pero es aún más sensible al infrarrojo cercano. Por eso usamos índices como NDVI para clasificar la vegetación.

BANDAS ESPECTRALES

Las bandas espectrales son grupos de longitudes de onda. Por ejemplo, el ultravioleta, el visible, el infrarrojo cercano, el infrarrojo térmico y las microondas son bandas espectrales.

Clasificamos cada región espectral según su frecuencia (v) o longitud de onda. Hay dos tipos de imágenes para sensores pasivos:

Imágenes multiespectrales
Imágenes hiperespectrales

La principal diferencia entre multiespectral e hiperespectral es el número de bandas y cuán estrechas son las bandas. Las imágenes hiperespectrales tienen cientos de bandas estrechas, las imágenes multiespectrales constan de 3 a 10 bandas más anchas.

MULTIESPECTRAL

Las imágenes multiespectrales generalmente se refieren a 3 a 10 bandas. Por ejemplo, Landsat-8 produce 11 imágenes separadas para cada escena.

Aerosol costero (0,43-0,45 um)
Azul (0,45-0,51 um)
Verde (0,53-0,59 um)
Rojo (0,64-0,67 um)
Infrarrojo cercano NIR (0,85-0,88 um)
Infrarrojos de onda corta SWIR 1 (1,57-1,65 um)
Infrarrojos de onda corta SWIR 2 (2,11-2,29 um)
Pancromático (0,50-0,68 um)
Cirro (1,36-1,38 um)
Térmico infrarrojo TIRS 1 (10,60-11,19 um)
Térmico infrarrojo TIRS 2 (11,50-12,51 um)

HIPERESPECTRAL

Las imágenes hiperespectrales tienen bandas mucho más estrechas (10-20 nm). Una imagen hiperespectral tiene cientos de miles de bandas.

Por ejemplo, Hyperion (parte del satélite EO-1) produce 220 bandas espectrales (0,4-2,5 um).

Capítulo 4. Clasificación de imágenes

Cuando examinas una foto y tratas de extraer rasgos y características de ella, este es el acto de utilizar la interpretación de imágenes. Utilizamos la interpretación de imágenes en entornos forestales, militares y urbanos.

Podemos interpretar características porque todos los objetos tienen su propia composición química única. En la teledetección, distinguimos estas diferencias obteniendo su firma espectral.

FIRMAS ESPECTRALES

En la industria minera, hay más de 4000 minerales naturales en la Tierra. Cada mineral tiene su propia composición química que lo hace diferente a los demás.

Es la composición química de los objetos lo que impulsa su firma espectral. Puede clasificar cada mineral porque tiene su propia firma espectral única. Cuando tiene más bandas espectrales, esto le da un mayor potencial en la clasificación de imágenes.

Una firma espectral es la cantidad de energía reflejada en una longitud de onda particular. Las diferencias en las firmas espectrales son la forma en que distinguimos los objetos.

CLASIFICACIÓN DE IMÁGENES

Cuando asigna clases a las características en el suelo, este es el proceso de clasificación de imágenes.

Los tres métodos principales para clasificar las imágenes son:

Clasificación supervisada
Clasificación no supervisada
Análisis de imágenes basado en objetos

El objetivo de la clasificación de imágenes es producir uso de la tierra/cobertura de la tierra. Mediante el uso de software de detección remota, así es como clasificamos el agua, los humedales, los árboles y las áreas urbanas en la cobertura del suelo.

Capítulo 5. Aplicaciones y usos

Hay cientos de aplicaciones de la teledetección. Desde el pronóstico del tiempo hasta el GPS, sus satélites en el espacio que nos monitorean, protegen y guían en nuestra vida diaria.

ASUNTOS LOCALES

Comúnmente, usamos vehículos aéreos no tripulados, helicópteros y aviones para problemas locales. Pero los satélites también pueden ser útiles para las áreas de estudio locales.

Estas son algunas de las tecnologías de sensores comunes:

Detección de luz y alcance (LiDAR)
Rango de navegación de sonido (Sonar)
Radiómetros y espectrómetros

Utilizamos detección de luz y rango (LiDAR) y Sonar son ideales para construir modelos topográficos. Pero la principal diferencia entre los dos es dónde. Mientras que LiDAR es más adecuado para el suelo, Sonar funciona mejor bajo el agua.

Mediante el uso de estas tecnologías, construimos modelos de elevación digitales. Con estos modelos topográficos, podemos predecir el riesgo de inundación, los sitios arqueológicos y la delimitación de cuencas hidrográficas (por nombrar algunos).

ASUNTOS GLOBALES

A medida que el mundo se vuelve más globalizado, apenas comenzamos a ver la proliferación de la teledetección. Por ejemplo, los satélites abordan problemas que incluyen:

Navegación con sistemas de posicionamiento global
Monitoreo del cambio climático
Vigilancia del Ártico

La información satelital es de fundamental importancia si vamos a resolver algunos de los grandes desafíos de nuestro tiempo. A fin de cuentas, es un campo en expansión que alcanza nuevas alturas.

Para temas como el cambio climático, los recursos naturales, la gestión de desastres y el medio ambiente, la teledetección proporciona una gran cantidad de información a escala mundial.