TELEDETECCIÓN EN COLOMBIA
La atmósfera terrestre es una delgada capa de gas que rodea nuestro planeta, cuyo nombre que proviene de una combinación de dos palabras: una griega atmós que significa vapor y la palabra latina sphaera que quiere decir esfera.
El término atmósfera ha hecho que surjan varias palabras más para describir
diversas divisiones de los sistemas ambientales de la Tierra:
. La hidrósfera, que abarca los océanos, los ríos y los lagos, así como la
nieve y el hielo tanto en tierra como en el mar;
. La biósfera, es decir, los seres vivientes que habitan la Tierra, lo que
significa sobre todo, a efectos de la teledetección, la vegetación terrestre y el fitoplancton oceánico;
. La geósfera, que abarca ámbitos como el balance de radiación de la
Tierra, la topografía física de los continentes, los procesos geológicos que
modifican la superficie del terreno, la actividad dinámica de los volcanes y el
movimiento de las placas continentales de la Tierra;
. La antropósfera, o sea, la influencia de la humanidad en la superficie
de la Tierra mediante estructuras y actividades que puedan causar importantes
alteraciones del clima del planeta.
Desde el espacio exterior, la tecnología espacial permite a los científicos realizar estudios e investigaciones muy importantes, como ver restos de civilizaciones muy antiguas ocultas, caminos, senderos, viejos cauces de ríos, antiguos campos de cultivo, hasta morfologías del terreno.
Las imágenes provistas por satélites y radares espaciales (conocidas como técnicas de sensores remotos) muestran la tierra de una nueva manera, es decir desde varios cientos de kilómetros.
Iniciemos nuestro análisis con un breve recuento histórico:
La historia comienza en 1.859 cuando Gaxpar Felix de Turnachon toma la primera fotografía aérea desde un globo cautivo.
En 1.909 Wilbur Wrigth toma la primera fotografía aérea desde un avión.
La primera y segunda guerras mundiales impulsaron el desarrollo de la fotografía inicialmente con mejoras en los procesos fotográficos (1ª guerra) y posteriormente mejorando sensiblemente la +óptica de las cámaras y los emulsionados de las películas (2ª guerra).
La teledetección en el mundo tiene su inicio formal en 1.957 con el lanzamiento del primer cohete de la serie SPUTNIK por parte de Rusia.
En 1.960 la NASA realiza los primeros experimentos fotográficos y lanza el primer satélite TIROS de observación meteorológica.
En 1.972 es lanzado el primero de los famosos satélites LANDSAT.
En 1.986 es lanzado el satélite SPOT de Francia:
En 1.988 India lanza el IRS-1 y Canadá el RADARSAT.
En 1.999 aparece IKONOS, el primer satélite comercial.
También en 1.999 se lanza la Plataforma Terra:
En el año 2.000 tenemos a QUICKBIRD
La historia para Latinoamérica la inicia Brasil y sus satélite CBERS:
Argentina lanza sus satélites SAC:
Y Chile lanza sus FASAT:
La teledetección espacial es la tecnología que consiste en la adquisición de
Información de la superficie terrestre sin entrar en contacto material con ella, mediante sensores localizados en plataformas espaciales (satélites) y el posterior análisis de dicha información por medio de procesamiento digital e interpretación de imágenes. Es por esto que suele decirse que la teledetección permite obtener información "a distancia" de la superficie terrestre.
El intercambio de dicha información entre superficie terrestre y sensor se realiza a través de un flujo de energía electromagnética entre ambos. Cuando este flujo es unidireccional se llama teledetección pasiva, y cuando es
bidireccional se habla de teledetección activa.
En la teledetección pasiva, la fuente primaria de radiación es el Sol, una fuente incoherente en la cual la energía se encuentra distribuida a lo largo del espectro electromagnético. Los sensores utilizados trabajan en la región del espectro visible y diversas partes del infrarrojo, incluido el térmico, con longitudes de onda del orden de micrómetros (un micrómetro equivale a la milésima parte del milímetro).
En la atmósfera, previamente a su interacción con la superficie terrestre, esta energía se ve sometida a modificaciones de intensidad y de distribución espectral. Tras la interacción, la energía reflejada vuelve a través de la atmósfera siendo, de nuevo, modificada antes de alcanzar el sensor, donde finalmente es captada. La información así obtenida es posteriormente enviada a las estaciones receptoras en Tierra para su procesamiento ulterior.
En la teledetección activa, el sistema terrestre que se pretende observar se irradia con una fuente artificial instalada en el propio satélite. Esto supone la independencia respecto de la iluminación externa, por lo cual tenemos la posibilidad de controlar la radiación electromagnética emitida (potencia, longitud de onda, polarización, ángulo de iluminación), registrando el sensor la radiación retro dispersada por la superficie terrestre. En este caso, los sensores que se utilizan trabajan en la región del espectro correspondiente a las microondas, con longitudes de onda del orden de centímetros. Ésta es la forma habitual de funcionamiento de los radares. La gran ventaja de esta técnica como sistema de observación de la Tierra, es que la radiación no se ve alterada por la presencia de la atmósfera o lo hace muy débilmente de manera que su funcionamiento es prácticamente independiente del clima, pudiendo "ver" a través de las nubes. Otra cualidad que convierte este instrumento en muy útil es su excepcional capacidad para penetrar, bajo ciertas condiciones, en el subsuelo.
Los satélites de teledetección pasiva emplean normalmente bandas infrarrojas, visibles o ultravioletas, en tanto que los satélites de teledetección activa usan normalmente ondas de radar en la región de las microondas.
Aunque las técnicas de teledetección pueden aplicarse a las imágenes obtenidas desde diferentes plataformas de observación, avión o satélites artificiales, son estos últimos las plataformas más adecuadas para obtener una visión de regiones de gran extensión. Además, los satélites presentan la gran ventaja de poder permanecer mucho tiempo en una órbita específica, lo cual permite una observación continua de la Tierra.
Como resultado final de la adquisición de datos por parte de un satélite obtenemos una imagen digital. Esto es, una representación de la superficie de la Tierra mediante una matriz numérica (cuyos valores están comprendidos entre 0 y 2n-1, siendo n el número de bits utilizados para representar la información digital), de tal manera que cada componente de dicha matriz es un punto imagen o píxel y su valor numérico representa la intensidad de radiación recibida por el sensor procedente de la correspondiente porción de superficie terrestre.
Consideremos ahora una explicación mas detallada, ayudados por el siguiente esquema:
Donde:
A: Es la fuente que provee la energía electromagnética necesaria al objeto de nuestro interés.
B: Es el medio, la atmósfera por medio del cual viaja la energía tanto como desde la fuente al objeto como desde el objeto al sensor de detección.
C: Cada objeto en particular interactúa con la energía recibida de manera diferente, dependiendo de sus propiedades particulares y el tipo de radiación incidente al mismo.
D: Es el detector remoto que recoge la radiación electromagnética reflejada o emitida por el objeto y la atmósfera.
E: Es el procesamiento que tiene la información pro medio del cual los datos se convierten en imágenes en forma digital.
F: con la imágenes en forma digital, éstas se efectúa la interpretación y el análisis de ellas, ya sea de manera visual o por medios computarizados para extraer la información relevante sobre el objeto que fue iluminado o que emitió la radiación captada.
G: Finalmente logramos aplicaciones particulares de la información extraída sobre el objeto de nuestro interés, obteniendo un mejor conocimiento y pudiendo resolver problemas particulares relacionados con el mismo.
Otros conceptos importantes, relacionados con el tema son los siguientes:
Poder de resolución: esta es una de las características básicas de un sensor y tiene que ver con la capacidad para distinguir entre dos datos adyacentes.
El poder de resolución se manifiesta en diversos aspectos tales como:
l Poder de resolución espacial: Se refiere al tamaño de la superficie representada en cada pixel. Este poder de resolución espacial se ha venido incrementando de manera notoria y actualmente se alcanzan valores cercanos a un metro o menos.
l Poder de resolución temporal: Es el período de tiempo que pasa entre dos observaciones seguidas de una única zona de la superficie de la tierra, el cual puede variar entre unas pocas horas o varios días, semanas, meses o incluso años.
l Poder de resolución radiométrica: Es la cantidad de variación en la energía que puede ser detectada por el sensor, se habla entonces de sensores más o menos sensibles a la variación de energía.
Una vez recibidos los datos por parte del satélite, se almacenan en una matriz numérica en la cual cada una de sus posiciones corresponde a un pixel de información, cuyo valor numérico es proporcional a la intensidad de la radiación.
Hasta ahora solo hemos conseguido algunos datos, pero para que dichos datos se conviertan en información útil, debemos corregirlos. Para ello, generalmente se aplican tratamientos especiales a los datos obtenidos así:
Para conseguir una clasificación objetiva es necesario por último definir un criterio de optimización que garantice la precisión deseada en la clasificación.
Hay dos métodos de clasificación:
El procedimiento es el siguiente:
Se calculan los parámetros estadísticos de cada grupo.