GESTIÓN DEL TERRITORIO MEDIANTE TÉCNICAS DE TELEDETECCIÓN.

• Teledetección es el vocablo usado por los hispano-parlantes para referirse al término inglés “remote sensing”, que se traduce literalmente como percepción remota. Se refiere a la ciencia/ técnica, de obtener información (imágenes) de la superficie de nuestro planeta a distancia, sin entrar en contacto directo con él. También incluye todo el trabajo realizado a posteriori con esas imágenes, es decir, su procesamiento e interpretación.

• La teledetección más utilizada se refiere a la captura de imágenes desde satélites o plataformas aéreas (aviones, helicópteros o vehículos aéreos no tripulados). Sin embargo, las ventajas que ofrece la observación espacial desde satélites, esto es, la cobertura global y exhaustiva de la superficie terrestre, la observación multiescala y no destructiva y la cobertura repetitiva, han propiciado el desarrollo y utilización de este tipo de productos de manera sistemática.
• Los elementos involucrados en un proceso de teledetección desde satélites se muestran en la viñeta inferior. El primer requerimiento supone disponer de una fuente de energía que ilumine o provea energía al objeto de interés (cultivo, bosque, mar, ciudad, etc.). El caso más habitual consiste en que esa fuente sea el Sol (A).La radiación solar, en su “viaje” hacia la Tierra, atraviesa e interacciona con la atmósfera (B). Una vez alcanza la superficie terrestre interactúa con los objetos que en ella se encuentran. La radiación reflejada dependerá de las características de esos objetos, permitiendo distinguir a unos de otros (C). Un sensor a bordo de un satélite recoge y graba esa radiación reflejada por la superficie terrestre y la propia atmósfera (D).

• La energía captada por el sensor se transmite a una estación de recepción y procesamiento donde los datos se convierten en imágenes digitales (E). La imagen procesada se interpreta,visualmente y/o digitalmente, para extraer información acerca de los objetos que fueron iluminados (F). El paso final del proceso de teledetección consiste en aplicar la información extraída de la imagen para conseguir un mejor conocimiento de la zona de estudio, revelando nuevas informaciones o ayudándonos a resolver un problema particular (G). 
• Los ojos de los seres humanos se pueden considerar como sensores remotos ya que detectan la luz reflejada por los objetos de nuestro entorno. Sin embargo, la visión humana sólo es capaz de percibir una pequeña parte del espectro electro- magnético, el visible. La luz visible es sólo una de las muchas formas de radiación electromagnética que existen. Así, las ondas de radio, el calor, los rayos ultravioleta o los rayos X son otras formas comunes. 
• En teledetección, lo normal es caracterizar a las ondas electromagnéticas por su longitud de onda en micrómetros (μm, 10  m) o nanómetros (nm, 10 m), es decir, por la posición que ocupan dentro del espectro electromagnético. De esta forma quedan definidas varias regiones del espectro. Aunque por conveniencia se le asignan diferentes nombres a estas regiones (ultravioleta, visible, infrarrojo, microondas, etc.), no existen divisiones exactas entre unas y otras (ver abajo). Los sensores montados a bordo de los satélites de teledetección son capaces de detectar y grabar radiaciones de las regiones no visibles del espectro electromagnético, desde el ultravioleta hasta las microondas. 

• El visible (VIS) es una pequeña región del espectro electromagnético que apenas abarca desde los 0.4 μm hasta los 0.7 μm. El color azul iría desde 0.4 hasta 0.5 μm, el verde desde 0.5 μm hasta 0.6 μm y el rojo de 0.6 μm a 0.7 μm. La energía ultravioleta (UV) se encuentra inmediatamente por debajo del color azul. Por encima del rojo se sitúa la región infrarroja (IR), que a su vez está dividida en tres categorías: IR próximo (NIR) (0.7 – 1.3 μm), IR medio (SWIR) (1.3 – 3 μm) e IR térmico (TIR) (3– 100 μm). La porción de microondas se encuentra más allá del IR, a longitudes de onda mucho más grandes (1 mm – 1 m), que son las longitudes de onda más largas usadas en teledetección. De éstas,las más cortas tienen propiedades similares al IR térmico, mientras que las restantes son similares alas usadas en comunicaciones. En la actualidad existen discrepancias entre los científicos que usan las técnicas de teledetección en microondas y los encargados de establecer la asignación de frecuencias para las telecomunicaciones, ya que hay una gran competencia por determinar qué uso se le da a determinadas longitudes de onda dentro de esta región del espectro electromagnético.
• La reflectancia espectral es una característica de las superficies terrestres, algo fundamental en teledetección. Se define como la proporción de energía incidente que es reflejada por una superficie. Por lo tanto, es una magnitud adimensional que puede tomar valores entre 0 y 1 ó porcentajes entre 0 y 100%. Para una determinada superficie este parámetro varía en función de la longitud de onda. Al gráfico de la reflectancia espectral frente a la longitud de onda se le denomina curva de reflectancia espectral o firma espectral. 

• La configuración de estas curvas permite extraer las características espectrales de una superficie y tiene una gran influencia sobre la elección de la región espectral en la cual los datos de teledetección se deben adquirir para una aplicación particular. Es esta signatura/firma característica de la luz reflejada por el objeto de examen la que nos dirá si se trata de agua, césped, trigo, tabaco, selva etc.
• Se denomina órbita a la trayectoria seguida por un satélite alrededor de la Tierra. Ésta depende de las características y objetivos de los sensores que van a bordo del satélite. En general, las órbitas quedan definidas por la altitud, orientación y rotación con respecto a la Tierra. 
• Las órbitas geoestacionarias son aquellas que describen los satélites que están situados a grandes alturas y siempre ven la misma porción de superficie terrestre. Su altura suele ser de 36.000 km y se mueven a una velocidad angular igual a la de la rotación de la Tierra, por lo que siempre permanecen en la misma posición relativa respecto a la superficie terrestre. Satélites meteorológicos como el METEOSAT tienen este tipo de órbitas.Sin embargo, la mayor parte de los satélites de teledetección se diseñan para seguir una órbita de norte a sur, la cual, en conjunción con la rotación de la Tierra (de oeste a este), les permite cubrir la mayor parte de la superficie terrestre durante un cierto periodo de tiempo.

• A estas órbitas se les ha dado el nombre de cuasi polares, por la inclinación relativa con respecto a una línea trazada entre los polos norte y sur. Además, muchos de los satélites de órbita cuasi polar también son heliosíncronos, ya que cubren la misma área del mundo a una hora local fija del día, llamada hora solar local. 
• En el movimiento alrededor de la Tierra, el satélite sólo registra información de una porción de la misma. El ancho de la franja en la superficie terrestre que es capaz de registrar se denomina ancho de barrido (abajo). Este puede variar desde decenas a cientos de kilómetros, dependiendo del tipo de sensor y de la altura del satélite. Esta característica determinará en muchos satélites la capacidad para captar, en una sola pasada, un área determinada. Si el ancho del área a registrar es superior al ancho de barrido, la imagen no podrá ser captada en una sola toma y habrá que esperar a un segundo pase.

• Varios satélites modernos tienen la capacidad de reorientar en cualquier dirección (off-nadir) el sensor durante la adquisición de imágenes y tomar franjas adyacentes en una única pasada. Este hecho se  traduce en un aumento del ancho de barrido práctico del satélite, lo cual supone un incremento importante en la capacidad de adquisición de imágenes de los satélites que poseen esta tecnología (Figura 10). También hay que tener en cuenta que los satélites con órbita cuasi polar pueden tomar muchas más imágenes de altas latitudes que de las zonas ecuatoriales debido al incremento del solape en anchos de barridos adyacentes, ya que las trayectorias de la órbita pasan todas muy juntas cerca de los polos. 
• Los sensores instalados en los satélites de teledetección poseen una serie de particularidades que determinan las características de las imágenes que van a proporcionar. Estas características vienen definidas básicamente por diferentes tipos de resolución:
• Resolución Espacial: es una medida de la distancia angular o lineal más pequeña que puede captar un sensor remoto de la superficie de la Tierra y viene representada por un píxel. Son varios los factores que determinan la resolución espacial de un sensor remoto (distancia sensor-superficie terrestre, ángulo de visión y campo de visión instantáneo). Para el caso de los sensores a bordo de satélites estos factores son prácticamente fijos, por lo que la resolución espacial puede ser considerada constante, siempre y cuando el ángulo de visión no sea grande. 
• Por ejemplo, la resolución espacial del sensor del satélite GEOEYE-1  es de 1,64 m en visión vertical (nadir) pero a 28º pasa a ser de 2,00 m, un 22% menor. Cuanto mayor sea la resolución espacial, es decir, menor superficie represente un píxel de la imagen, más pequeños serán los objetos que se pueden distinguir en la superficie y viceversa. A modo de ejemplo, una imagen con una resolución de 0,5 m/píxel permitirá distinguir objetos más pequeños que una imagen de 2 m/píxel (abajo).

• Resolución Espectral: Las distintas superficies responden de manera diferente a la radiación electromagnética. Esto significa que se puede obtener una firma espectral específica para cada superficie. Así, los diferentes tipos de superficie, naturales o no, se pueden identificar en base a sus firmas espectrales, pero será necesario que el espectro sea suficientemente  detallado en términos de intervalos de longitud de onda y que cubra un rango espectral ancho. Los dispositivos de teledetección generalmente sólo muestrean el espectro electromagnético detectando la radiación en determinados intervalos de longitudes de onda (abajo). 
• Por ejemplo, un sensor que es sensible a las longitudes de onda entre 0.4 y 0.5 μm detectaría la luz azul. Este intervalo se conoce con el nombre de banda espectral o canal de los datos de una imagen. Se define la resolución espectral de un sensor como el número y anchura de las bandas espectrales que puede discriminar. Un incremento en la resolución espectral resultará en un número mayor de canales o bandas espectrales. Sin embargo, esta resolución adicional supone también un costo en términos de volumen de datos e incremento del costo de procesamiento.

• Resolución Radiométrica: Se define como la cantidad mínima de energía requerida para incrementar el valor de un píxel en un nivel digital (ND). Asimismo, se define la amplitud o extensión radiométrica como el intervalo dinámico, o máximo número de niveles digitales, que pueden ser detectados por un sensor particular. En los sensores más recientes lo habitual suele ser que los niveles vayan de 0 a 2047. En este caso hablaríamos de 11 bits de resolución radiométrica, ya que todos los valores de ese intervalo se pueden representar mediante 11 bits (dígitos binarios) en un sistema digital. La resolución radiométrica en imágenes digitales es comparable al número de tonos de gris en una fotografía en blanco y negro, ya que ambos se relacionan con el contraste. 
• El ojo humano solo es capaz de percibir aproximadamente 30 tonos de gris diferentes (yo me quedaré en 7 u 8 máximo), lo que implica que normalmente la información visual en las imágenes digitales es menor a la que realmente contienen. Aunque la resolución radiométrica define el máximo número de niveles digitales detectables por un sensor, normalmente una imagen real no los contiene todos y además, no suele haber máximos y mínimos simultáneamente. En estos casos se pueden aplicar técnicas de tratamiento de imágenes para mejorar su apariencia visual, pero nunca la resolución radiométrica propia del sensor. La dispersión y absorción que provoca la atmósfera en la radiación que alcanza el sensor reducen el número de ND en las imágenes, especialmente en las longitudes de onda más cortas. A efectos visuales esto se traduciría en una pérdida de contraste. Existen procedimientos que permiten obtener medidasde reflectancia relativas a los objetos de la superficie eliminando o reduciendo el efecto de la atmósfera (abajo- imagen de Satellite Imaging Corporation).

• Resolución Temporal: La resolución temporal es el ciclo de repetición, o intervalo de tiempo, entre dos adquisiciones de imágenes sucesivas de una misma porción de la superficie y depende, en gran medida, de las características orbitales del satélite. Muchas veces también se la denomina periodo de revisita. Normalmente los satélites meteorológicos tienen una frecuencia diaria (NOAA) o incluso menor (METEOSAT), mientras que la de los satélites de recursos naturales (tipo LANDSAT) es de 16 a 18 días. Sin embargo, muchos satélites actuales tienen la capacidad de reorientar el sensor (viñeta inferior), lo que les permite aumentar su frecuencia de revisita para una zona determinada, muy importante en el seguimiento de desastres naturales o para detectar procesos que tienen poca perdurabilidad en el tiempo.

• La resolución temporal de un sensor depende principalmente de tres factores: capacidad de reorientación del sensor a ambos lados de la línea de paso del satélite, del ancho de barrido y de la latitud, ya que en el caso de órbitas cuasi polares, a mayor latitud, menor periodo de revisita. La posibilidad de captar imágenes de una misma zona de la superficie terrestre en diferentes periodos de tiempo o épocas del año, es una de las características más importantes de los satélites de teledetección. Las características espectrales de una superficie terrestre pueden cambiar a lo largo del tiempo. Estos cambios pueden ser detectados con la adquisición y comparación de imágenes multitemporales.
• Tipos de imágenes de teledetección : El tipo de producto más común que suministran los satélites de teledetección es una imagen digital tipo raster, donde cada píxel tiene asignado uno o varios valores numéricos (niveles digitales) que hacen referencia a la energía media recibida dentro de una determinada banda espectral. Teniendo esto en cuenta, se pueden adquirir los siguientes tipos de imágenes:
• Imagen Multiespectral (MS).  Imagen que lleva asociados varios valores numéricos a cada píxel, tantos como bandas espectrales sea capaz de detectar el sensor. A priori, es el tipo de producto más útil ya que nos proporciona, en cierto modo, la firma espectral de los distintos elementos presentes en la imagen. Así, por ejemplo, el satélite IKONOS proporciona una imagen multiespectral con 4 bandas, que cubren las regiones espectrales correspondientes al azul, verde, rojo e infrarrojo próximo. Cuanto mayor sea el número de bandas que proporciona el sensor, mayor será la capacidad de análisis de los elementos presentes en la imagen. Algunos satélites experimentales incorporan sensores que permiten obtener imágenes Hiperespectrales (HYPERION- 220 bandas a bordo del EO-1 --> estudios minerológicos específicos).

• Imagen pancromática (PAN). Dispone de una sola banda espectral que abarca comúnmente gran parte del visible y comienzo del infrarrojo, obteniendo como resultado una imagen que habitualmente se representa en una escala de grises (imagen en blanco y negro). Como contrapartida, tienen la ventaja de poseer mayor resolución espacial que las multiespectrales que proporciona el mismo satélite. Es por ello que son muy interesantes para la detección de pequeños elementos de la superficie terrestre que no son distinguibles en la imagen multiespectral. En aquellos satélites donde existe la posibilidad de obtener imágenes multiespectrales y pancromáticas de forma simultánea es habitual la opción de suministrar, bajo pedido, ambas imágenes en lo que se conoce como opción Bundle.

• Imagen Fusionada (PS). Este tipo de imagen se obtiene mediante la fusión de una imagen multiespectral con una pancromática. Las siglas PS provienen de pan-sharpened, su denominación en inglés. Básicamente, consiste en asignar a cada píxel de la imagen pancromática los valores procedentes de un algoritmo que combina la imagen pancromática con la multiespectral. El resultado final es una imagen multiespectral con la resolución espacial de la pancromática. El inconveniente de este tipo de imágenes es que se modifica la información espectral original captada por los sensores a través de los algoritmos usados, por lo que se suelen utilizar únicamente como herramientas de interpretación visual y no para análisis espectral. Esta fusión se encuentra dentro  de la oferta de los distribuidores oficiales de los satélites capaces de obtener una imagen multiespectral y pancromática. Dicha fusión, con el software adecuado, puede ser realizada por los usuarios.

• Imagen Estéreo. En realidad se refiere a dos imágenes de una misma zona tomadas con ángulos de visión distintos. Muchos satélites tienen la capacidad de reorientar el sensor, lo que les permite tomar, en una o en sucesivas pasadas, este tipo de imágenes. Se suelen emplear para generar modelos de elevación del terreno.
• Los parámetros básicos para la adquisición de una imagen de satélite vendrá determinado generalmente por la resolución espacial y espectral que requiera nuestro estudio (también depederá del presupuestos disponible). El pedido de la imagen se realizará a través de alguna suministradora (tipo - Airbus -Defense and Space) para lo cual habrá de definirse algunos/todos los parámetros que se citan a continuación:

1. Zona de Estudio. Generalmente un polígono georreferenciado en formato *.shp o similar (teniendo en cuenta el tamaño mínimo que nos suministre el sensor).
2. Ventana de Adquisición. Marco temporal en el que la imagen será adquirida (a grosso modo).
3. Prioridad de Pedido. Interesante en zonas con alta demanda de imágenes por parte de otros usuarios que pueden entrar en competencia con nosotros (supone sobrecoste).
4. Porcentaje de nubes. Normalmente los suministradores ofertan el precio de las capturas con un porcentaje máximo de nubes del 10-20% (según el satélite de que se trate). Reducción + pasta.
5. Angulo Máximo de adquisición de toma de la imagen con respecto a la vertical del satélite. Imagen con ángulo oblicuo excesivo supone menor resolución espacial y precisión de localización. Esta opción es definible según que casos.
6. Resolución Radiométrica. Un valor alto de la misma significa mas precisión en la información espectral (imágenes de gran tamaño y difícil manipulación en ocasiones).
7. Nivel de procesado. Hace referencia a las correcciones de tipo radiométrico, geométrico y de georreferenciación que puede aplicarse por parte de la distribuidora.

• En la viñeta inferior podéis apreciar 8 satélites operativos en este momento con apreciación igual o superior a 30 metros/pixel y cuyos productos son comercialmente accesibles. Se Indica el nombre del sensor, resolución espacial, número de bandas espectrales, resolución temporal y precio mínimo por kilómetro cuadrado de una imagen.

• La oferta de este tipo de servicios es muy diversa. Normalmente cada organismo u empresa que requiere imágenes satélitales para realizar un proyecto/estudio suele trabajar con diversos sensores y suministradoras.
• En fin; eso es todo.. --> esto de la teledetección es difícil de tragar... pero unos nociones/recordatorio de esta temática nunca viene mal tenerlo por ahí.
• Cultura general no?¿?¿ -je -je.
• Hasta la próxima..
• By Rah.