Imágenes obtenidas en teledetección

Nuevas tecnologías en la
investigación del medio ambiente
TEMA 3
Guión tema
1.
2.
3.
4.
5.
Introducción
Teledetección
Sistemas globales de navegación por satélite. GPS
Sistemas de información geográfica (SIG)
Simulación ambiental
Introducción
• En las últimas décadas se han desarrollado instrumentos
técnicos que aportan información ambiental
• Permiten valorar el alcance de problemas ambientales
• De esta forma favorecen la toma de decisiones
Teledetección
• Conjunto de técnicas que permiten la obtención y
tratamiento de imágenes de la superficie terrestre para
su posterior interpretación.
• Obtienen información a distancia de los objetos, sin que
exista contacto material
• Las imágenes obtenidas pueden ser analógicas o
digitales (integradas por pixeles)
Teledetección
• La detección remota se produce a través de sensores,
bien situados en aviones o en satélites
• Dos técnicas fundamentales:
– Fotointerpretación
– Teledetección espacial
• Ambas técnicas presentan similares componentes, sólo
se diferencian en el soporte del sensor (avión o satélite)
Teledetección
Componentes
- Sensor
- Flujo de energía
detectado por sensor
- Centro de recepción
- Sistema de distribución
Teledetección
Fotointerpretación. Fotografía aérea
• A diferencia de la teledetección espacial, en este caso el
sensor es una cámara fotográfica de alta resolución ubicada
a baja altura (sobre avión generalmente)
• Se consigue una mayor escala que en teledetección espacial
• Pueden ser imágenes en blanco y negro o en color, oblicuas
(inclinadas) o verticales
• Pares estereoscópicos; superposición parcial de fotografías
aéreas para facilitar visión tridimensional (Ver libro, pág. 47)
• Ortofoto; fotografía área corregida, con deformaciones
eliminadas y con todos los elementos a la misma escala
• Para medo ambiente; habitual interpretación de fotografía
aérea vertical y/o ortofotos
Teledetección
Fotointerpretación. Fotografía aérea
En Vuelo
Teledetección
Fotointerpretación. Fotografía aérea
En Vuelo
Teledetección
Teledetección espacial
• Sensor; satélite artificial
• Elementos (PÁG. 48, ESQUEMA)
1. Sensor que capta radiaciones electromagnéticas de la superficie
terrestre. Si las radiaciones son consecuencia de las radiaciones
emitidas por el satélite se trata de un sensor activo
2. El sensor envía señal codificada en forma digital a un
sistema receptor en superficie terrestre
3. Sistema receptor (p.ej. Antena terestre). Recibe señal y la
envía a centro de procesamiento
4. Se procesa la señal, con tratamiento de la imagen y
transformación de la misma
5. Se distribuye la información en imágenes digitalizas o
soporte papel
Teledetección
Teledetección espacial
• Tipos de satélites
– De órbita baja (200- 1.200 km de altura). Generalmente
de órbita móvil (satélites en movimiento, permiten cubrir
la superficie terrestre en su totalidad). Obtención de
información geográfica y ambiental en detalle. Ej; Landsat
(EEUU), Envisat (UE)
– De órbita alta (hasta 35.800 km de altitud). De posición
fija (posición fija), útiles para aplicaciones meteorológicas.
Ej; Meteosat (Agencia Espacial Europea)
Teledetección
Teledetección
EJERCICIO. PAG. 49, ACTV. 6
Busca una ventaja que caracterice al sistema satelital de
órbita geoestacionaria y otra para el de órbita móvil sobre la
superficie terrestre. Relaciona ambas ventajas con los usos
posibles de estos satélites
Teledetección
Tipo de radiación captada por sensor
• Espectro de luz visible
• Espectro de tipo u.v. Banda poco interesante pues la mayoría
de radiaciones u.v. se absorben en la atmósfera ay no llegan
a la superficie terrestre
• Espectro infrarrojo. Útil para detectar la presencia de seres
vivos y otras fuentes de calor
Teledetección
PÁG. 51, ACTV. 12. Queremos estudiar las características de un
gran incendio forestal y disponemos de imágenes satelitales
del momento en el que se produjo. ¿Con qué tipo de banda
de radiación nos interesará especialmente contar:
ultravioleta, visible-azul, visible-verde, visible-rojo o
infrarrojo? ¿Por qué?
Teledetección
Características de imágenes obtenidas en teledetección.
• Píxel; unidad mínima de información en la que se divide
una imagen digital (cada una de las celdillas cuadradas)
• Resolución espacial de un sensor; unidad mínima de un
territorio detectada por un sensor. Corresponde a 1
pixel. Representa el área menor que puede distinguirse
en el entorno. Ejemplo; resolución Landsat 30 x 30 m.
Depende de la calidad del sensor y de la distancia a
superficie terrestre
Teledetección
Imágenes obtenidas en teledetección
• Resolución radiométrica; capacidad para discriminar las
variaciones de intensidad. Se mide por el número de
tonos de gris que posee una imagen (unidades; bit por
pixel)
Ej. resolución de 6 bits por pixel –> 26=64 niveles
gris en la imagen)
Teledetección
Imágenes obtenidas en teledetección
• Resolución radiométrica; capacidad para discriminar las
variaciones de intensidad. Se mide por el número de
tonos de gris que posee una imagen. Ej. resolución de 6
bits por pixel –> 26=64 niveles gris en la imagen)
Teledetección
Imágenes obtenidas en teledetección
• Resolución temporal; frecuencia de paso del satélite por
un mismo punto (frecuencia con la que se actualizan los
datos)
Teledetección
Imágenes obtenidas en teledetección
• Resolución espectral; espectro de longitudes de onda en
las que puede medir un sensor
Teledetección
Imágenes obtenidas en teledetección. Imágenes en color
• Color natural o RGB 321
– Valores obtenidos en tres imágenes en gris (3 bandas), se
convierten en bandas de color rojo, verde y azul
– Pixel obtenido de la banda 3; rojo
– Pixel banda 2; verde
– Pixel banda 1; azul
– Cada pixel resultante tiene un color que depende de la
combinación de los tres anteriores
Teledetección
Imágenes obtenidas en teledetección. Imágenes en color
• Falso color.
– Los colores que se ven realmente corresponden a otras
longitudes o bandas de radiación medida
– Ejemplo; RGB 432
Teledetección
Imágenes obtenidas en teledetección. Imágenes en color
• Falso color. Ejemplo; RGB 432
Teledetección
Aplicaciones
• Meteorológicas. Se requiere baja resolución espacial y
alta resolución temporal
Teledetección
Aplicaciones
• Ambientales. Resolución espacial media-alta y baja
resolución temporal (salvo para seguimiento de
incendios, que se requiere resolución espacial media y
resol temporal media)
Teledetección
Aplicaciones
• Ordenación del territorio (construcción, usos del suelo);
muy alta resolución espacial. P.ej resolución 1 m
(Quickbird, Ikonos)
Elegir la resolución espacial adecuada
QuickBird (0.61 metros), Ikonos (1 metro), Spot (10 metros), Aster (15
metros), Landsat TM (30 metros)
ACTV. 9, PAG. 51. Un centro de análisis ambiental tiene
que realizar un trabajo sobre la ubicación de las grandes
masas de bosque de tipo taiga en Siberia. Puede elegir
entre imágenes satélite con una resolución espacial de
30 metros y otras con una resolución de 300 metros.
¿Cuál elegiría y por qué?
SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO
POR SATÉLITE
Sistema de posicionamiento y localización por
satélite
• Requiere conjunto de satélites de órbita constante
• Satélites emiten señales captadas por receptores en la Tierra
• Permite conocer la ubicación (altitud, latitud y longitud) con
precisión, a partir de un mínimo de 3 satélites (para
triangulación)
• GPS (Sistema de posicionamiento global). Único sistema
global de posicionamiento operativo al 100%. Consta de 2427 satélites
• UE; en marcha proyecto Galileo (sistema de posicionamiento
con 30 satélites). No operativo de momento
SISTEMAS DE INFORMACIÓN
GEOGRÁFICA (SIG Ó GIS)
Sistemas de Información Geográfica
• Sistema de integración de información georreferenciada
(información con referencia espacial, datos con su
ubicación).
• Habitualmente datos tienen información espacial obtenida
mediante GPS (p.ej. Coordenadas X e Y)
• También suele emplear imágenes procedentes de técnicas
de teledetección (p.ej. Ortofotos)
• Integra la información en forma de capas temáticas que
pueden superponerse (así se representan los datos)
• Se basa en sistemas informáticos (hardware y software).
Ejemplo software; Arcview, ArcGIS (ESRI)
Sistemas de Información Geográfica
Sistemas de Información Geográfica
• La información que se incluye en un SIG puede ser de dos
tipos;
– Raster. Información espacial en forma de celdas o retículas, a
modo de píxeles
– Vectorial. Información en forma de líneas, puntos o polígonos
• Las capas de información que se superponen, ya sean de
datos vectoriales o raster, pueden corresponder a variables
como topografía, hidrografía, usos del suelo, vegetación
actual, vegetación potencial, etc.
Sistemas de Información Geográfica
Sistemas de Información Geográfica
• ¿Cómo se representan los datos en un SIG?
Mediante superposición de capas temáticas (por ejemplo, de
información ambiental como espacios protegidos, vegetación,
etc.)
• Cartografía WMS Banco de Datos de Biodiversidad
Sistemas de Información Geográfica
• ¿Cómo se representan los datos en un SIG? Mediante
superposición de capas temáticas
• INSERTAR IMÁGENES ARCVIEW-ARCGIS
Sistemas de Información Geográfica
Principales aplicaciones SIG en medio ambiente
(IMPORTANTE)
• Elaborar cartografía temática (mapas de vegetación, usos del
suelo, mapas de riesgo)
• Ordenación territorial
• Evaluación de impacto ambiental
• Gestión de espacios naturales
• Control y vigilancia sobre masas forestales
• Etc….
Sistemas de Información Geográfica
Dónde obtener datos ambientales (bases de datos
ambientales)
• Corine. (UE)
• Red EIONET (UE)
• Banco de Datos de la Naturaleza (Ministerio de Agricultura,
Alimentación y Medio Ambiente) BDN
• Confederaciones hidrográficas
• Administraciones autonómicas
• Instituto Geográfico Nacional
• Instituto Geológico y Minero de España
• Etc.
PAG. 53
SIMULACIÓN AMBIENTAL
Simulación ambiental PAG. 53 LIBRO
• Se emplean modelos de representación de la realidad
• Se parte de escenarios y se obtienen simulaciones
• Ejemplos
– World-1, World-2. World-3
– Modelos depredador presa Lotka-Volterra
– Modelos del IPPC
Simulación ambiental
• Modelos de simulación terrestre; World -1, World-2,
World-3 , diseñados por Forrester (pág. 19)
• Estos modelos consideran cinco subsistemas; población,
recursos naturales, producción industrial, producción de
alimentos y contaminación
Simulación ambientalWorld3
PAG. 53 LIBRO
Escenario que parte de
• World-1, World-2. World-3
abundantes recursos
Simulación ambiental PAG. 53 LIBRO
• Modelos depredador presa Lotka-Volterra
Bucle negativo
(CORREGIR LIBRO)
Simulación ambiental PAG. 53 LIBRO
• Modelos IPPC sobre cambio climático
Teledetección
PÁG. 53, ACTV. 14
EJERCICIOS
•
•
•
•
•
PÁG. 60, ACTV. 27
PÁG. 60, ACTV. 28
PÁG. 60, ACTV. 30
PÁG. 60, ACTV. 31
PÁG. 60, ACTV. 33