Mantenerse al día con los rápidos avances de los datos de teledetección

Podemos utilizar las propiedades de la luz para extraer una gran cantidad de información de cualquier material.

Toda la luz puede mostrar comportamientos similares al interactuar con el material. Sin embargo, la longitud de onda de la luz y la composición, el grosor, la forma y el tamaño del material dependen de cómo y si esta luz refleja, absorbe, transmite, dispersa, refracta, difracta o polariza.

La espectroscopia es el estudio de cómo la luz interactúa con los materiales en diferentes lugares del espectro electromagnético. Tras años de investigación exhaustiva, se ha creado una biblioteca considerable de diversos materiales que se utilizan como referencia para el análisis de imágenes en teledetección.

Los sensores de cámara se diseñan y utilizan como espectrómetros de imágenes, al tomar varias imágenes de la misma escena. Cada imagen recoge luz en una longitud de onda diferente del espectro electromagnético. En ese caso, un único píxel en la misma ubicación dentro de cada una de esas imágenes es su espectrómetro de puntos. Los espectros registrados corresponden al comportamiento espectral de esa área dentro de la escena. Según el sensor y la plataforma, un solo píxel podría representar un área grande. El área puede variar desde el tamaño de una manzana hasta el tamaño de una uña.

La teledetección ha aprovechado la espectroscopia de imágenes para ofrecer una impresionante variedad de aplicaciones para la observación de la Tierra. El equilibrio entre diseño, costo y propósito al diseñar un sensor para su uso en un satélite significa que se dispone de varias resoluciones espaciales y espectrales, cada una de las cuales sacrifica la resolución espectral, el ancho de banda y la resolución espacial para mantener los costos razonables y producir datos utilizables para una aplicación específica.

Este artículo tiene como objetivo analizar algunos de los principales casos de uso de los datos de teledetección y las regiones aplicables en el espectro electromagnético con datos satelitales, aéreos y de vehículos aéreos no tripulados disponibles.

Visible al infrarrojo cercano

El visible y el infrarrojo cercano (VNIR) se agrupan aquí, ya que los métodos de obtención de imágenes suelen utilizar ambos rangos para detectar ciertas características. Otra razón para agrupar los dos está relacionada con la tecnología de los sensores de la cámara. Los mismos sensores de silicio que capturan imágenes en su teléfono inteligente son sensibles a las longitudes de onda más allá del rango visible y detectan los infrarrojos, pero están recubiertos con un filtro que bloquea los infrarrojos. También podemos eliminar el filtro físico de las cámaras digitales para capturar imágenes VNIR completas.

Campos como la biología, la ecología, la silvicultura y la agricultura son testigos del uso de imágenes VNIR, pero también existen algunas aplicaciones geológicas prácticas:

Índice de área foliar Vigor de los cultivos y salud de la copa Identificación temprana de los daños causados por las plagas Mapeo de líquenes Identificación de óxidos de hierro Identificación de afloramientos Enriquecimiento de elementos de tierras raras (neodimio) Transporte de sedimentos Detección general de objetos

• Índice de área foliar

• Vigor de los cultivos y salud de la copa

• Identificación temprana de los daños causados por las plagas

• Mapeo de líquenes

• Óxidos de hierro

• Identificación de afloramientos

• Enriquecimiento de elementos de tierras raras (neodimio)

• Transporte de sedimentos

• Detección general de objetos

Infrarrojo de onda corta (SWIR)

Las longitudes de onda del SWIR son más amplias que las del VNIR y requieren una tecnología de sensores más sofisticada y mecanismos de refrigeración internos para reducir el ruido. Las bandas SWIR son particularmente útiles para detectar arcillas y minerales arcillosos, que, a su vez, pueden ser valiosos indicadores de depósitos de metales preciosos, sitios con riesgo de deslizamientos de tierra y materiales para la construcción de relaves. El SWIR también tiene la capacidad de penetrar las nubes y el humo, y puede controlar las quemaduras activas y las cicatrices de las quemaduras durante los incendios forestales.

Minerales arcillosos, sulfatos, carbonatos, emisiones industriales de metano, incendios forestales o quemaduras, monitoreo de suelos

• Minerales de arcilla

• Sulfatos

• Carbonatos

• Emisiones industriales de metano

• Monitorización de incendios forestales y cicatrices de quemaduras

• Suelos

Infrarrojo térmico

El infrarrojo térmico puede medir con precisión la temperatura de la superficie, la variación de temperatura a lo largo del tiempo y, si la resolución es suficiente, la pérdida de calor de los edificios.

Algunos minerales, en particular los silicatos, solo muestran bandas de absorción características en la región del infrarrojo térmico. Según la plataforma y la resolución, es posible identificar algunos minerales carbonatados mediante la combinación de imágenes térmicas y SWIR.

Las imágenes térmicas también tienen un inconveniente: la resolución espacial es muy baja en las plataformas basadas en satélites, a 100 m por píxel. Esta resolución espacial hace que las imágenes térmicas sean útiles para los estudios regionales, a menos que se utilicen plataformas aéreas o vehículos aéreos no tripulados para la recolección.

Imagen del VIIRS de la NPP de Suecia

Radar/Microondas

La teledetección por radar y microondas son sinónimos, y estos datos son muy diferentes de los datos EM anteriores. A medida que las longitudes de onda se hacen cada vez más largas, la energía de las olas se reduce hasta el punto de que las ondas de radar son más sensibles a las características texturales de los materiales de la superficie que a las características espectrales.

Dos aspectos adicionales de los datos de radar los separan de otras fuentes: la polarización de onda y la fase de onda. Muchas plataformas de radar pueden enviar ondas verticales u horizontales y registrar la dirección (polarización) de la señal de retorno, lo que permite deducir adicionalmente los materiales de la superficie, ya sean naturales o antropogénicos. La fase de onda registra y mide el desplazamiento entre dos imágenes tomadas en el mismo lugar en momentos diferentes.

Uno de los atractivos más importantes del uso del radar es que penetra en toda la nubosidad. No importa la ubicación o la nubosidad, la imagen siempre será precisa.

Estos son algunos ejemplos de aplicaciones de radar:

Monitoreo de inundaciones Monitoreo de la deforestación Seguimiento del hundimiento del suelo Niveles de humedad del suelo Biomasa forestal Densidad del toldo Mediciones de textura superficial Detección de humedales

• Monitorización de inundaciones

• Monitoreo de la deforestación

• Seguimiento del hundimiento del suelo

• Niveles de humedad del suelo

• Biomasa forestal

• Densidad del dosel

• Mediciones de textura superficial

• Detección de humedales

LiDAR

LiDAR utiliza un método de recolección completamente diferente y es capaz de producir reconstrucciones increíblemente detalladas de un área. Los sensores LiDAR envían decenas de millones de pulsos láser en todas las direcciones y en una sola longitud de onda que registran la distancia, la ubicación y la intensidad reflejada del material con el que interactúan, lo que los convierte en herramientas topográficas ideales. Las aplicaciones más comunes son:

Modelos digitales de elevaciónModelos digitales de superficieEstructura de la cubierta vegetal Levantamiento batimétricoMonitorización urbanaReconstrucciones 3D Geomorfología y gestión del riesgo de deslizamientos

• Modelos digitales de elevación

• Modelos digitales de superficie

• Estructura del dosel vegetal

• Encuestas batimétricas

• Monitorización urbana

• Reconstrucciones 3D

• Geomorfología y gestión del riesgo de deslizamientos

Conclusión

La gama de casos de uso de los datos de teledetección se está expandiendo rápidamente. Los casos de uso que se enumeran aquí son solo una pequeña parte generalizada de cómo utilizar los datos de observación de la Tierra. Al elegir la mejor opción para los datos de teledetección, debemos encontrar respuestas a las siguientes preguntas:

¿Cuál es el tamaño de píxel aceptable que se requiere para distinguir mis características de interés?

¿Qué rango espectral identifica esas características?

¿Cuál es mi presupuesto? Para cada proyecto, debemos encontrar un equilibrio entre los tres factores mencionados anteriormente.

Para obtener más información, póngase en contacto con nuestro equipo de profesionales.