Teledetección
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Teledetección. Es el método de exploración e investigación de la Tierra con la utilización de sensores instalados a bordo de aviones o satélites para obtener información relacionada con la Superficie terrestre sin entrar en contacto directo con el objeto de estudio. Esta información es posteriormente procesada por especialistas calificados. Se le conoce también como percepción remota. Es muy importante por permitir recoger información a través de diferentes dispositivos de un objeto concreto o un área. Se divide en teledetección pasiva y teledetección activa, atendiendo a los sensores utlizados. En inglés se le llama “remote sensing”.
Sumario
Historia
El término de teledetección surge desde mediados de los años 1950 a través de la geógrafa-oceanógrafa Evelyn Pruitt, durante el tiempo que trabajó para el ONR (USA Office Naval Research). Se estima que el término aparece, por primera vez, en un curso de Fotogeología en la reunión Anual de la Sociedad Americana de Geología en 1958, dicha geógrafa comienza a usarlo aplicado a las primeras vistas espaciales de la Tierra obtenidas mediante los primeros satélites meteorológicos que eran, evidentemente, más “remotas” que las que se obtenían anteriomente por los aviones meteorológicos. Actualmente los términos teledetección o remote sensing están absolutamente establecidos e indican la adquisición de información a distancia.
El primer globo se denominó L’Entrepremant y fue construido por los físicos franceses Joseph Michel Montgolfier, 1740-1810 y su hermano Jacques Étienne Montgolfier, 1745-1799) para la observación de los movimientos del enemigo. Los globos estaban llenos de hidrógeno y eran difíciles de manejar.
El contacto con las tropas enemigas se hacía de forma visual y la comunicación con tierra era mediante señales hechas con banderas y mensajes escritos que dejaba caer junto con un saquito de tierra desde la barquilla uno de los tripulantes. Había comenzado una nueva era para la humanidad, el hombre podía volar y lo utilizaba, en primer lugar, para ganar batallas. Se pensó, incluso, en aquella época en la formación de un batallón de globos capaces de cruzar el Canal de la Mancha para invadir Inglaterra). Napoleón Bonaparte construyó otros globos pero desestimó la idea de utilizarlos para observación en el campo de batalla, haciéndose un vacío entre el final de los años 90 en el siglo XVIII y mediados del siglo XIX.
En 1946 se da inicio a la era espacial, cuando los científicos comienzan a utilizar los cohetes capturados V-2 alemanes para realizar mediciones de la [[atmósfera]|Atmósfera], anteriormente se utilizaban globos que ascendían hasta los 30 km de altitud y Ondas de radio para estudiar la Ionosfera.
En el período de 1946 a 1952 se utilizan los cohetes V-2 y Aerobee para la investigación de la parte superior de la atmósfera, lo que permitía realizar mediciones de la presión, densidad y temperatura hasta una altitud de 200 km.
El primer satélite artificial de la Tierra, es el Sputnik 1, fue lanzado por la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957 y posteriormente los Estados Unidos lanzan el cohete Explorer 1, el 31 de enero de 1958, con el cual se descubren los cinturones de radiación de la Tierra.
En los años siguientes se lanzaron varios cientos de satélites, la mayor parte desde Estados Unidos y desde la antigua URSS, hasta 1983, año en que la Agencia Espacial Europea comienza los lanzamientos desde un centro espacial en la Guayana Francesa. El 27 de agosto de 1989 se utiliza un cohete privado para lanzar un satélite por primera vez. El cohete, construido y lanzado por una compañía de estadounidense, colocó un satélite inglés de difusión televisiva en órbita geosíncrona.
Fundamentos físicos
Teledetección es la técnica que permite obtener información a distancia de objetos sin que exista un contacto material, generalmente son objetos situados sobre la Superficie terrestre. Para que esta observación se logre es necesario que, aunque sin contacto material, exista algún tipo de interacción entre los objetos y el Sensor. En este caso la interacción va a ser un flujo de Radiación que parte de los objetos y se dirige hacia el sensor. Este flujo puede ser, en cuanto a su origen, de tres tipos:
- Radiación solar. Es la reflejada por los objetos (luz visible e infrarrojo reflejado)
- Radiación terrestre. Es la emitida por los objetos (infrarrojo térmico)
- Radiación emitida. Es la emitida por el sensor y reflejada por los objetos (radar)
Naturaleza de la radiación
La radiación electromagnética es una forma de Energía que se propaga mediante ondas que se desplazan por el espacio a la velocidad de la luz (300 000 Km/s) transportando cantidades discretas de energía (cuantos).
Estas ondas se caracterizan por tener longitudes muy diferentes, desde los Rayos X y gamma con longitudes de onda menores de 100 Angstroms hasta las ondas de televisión y radio, con longitudes mayores de un metro. El conjunto de todas las longitudes de onda se denomina espectro electromagnético. Dentro de este se distinguen una serie de regiones en función de la longitud de onda. Las regiones más utilizadas por las diferentes técnicas de teledetección son:
Teorías de la Radiación electromagnética
Las propiedades de la Radiación electromagnética están basadas en dos teorías aparentemente contrapuestas, las cuales son:
Teoría ondulatoria La Teoría ondulatoria ha sido representada por científicos como Huygens o Maxwell y expone que la naturaleza de la luz es ondulatoria y se transmite siguiendo un modelo armónico y continuo, a la velocidad de 3×108 m/s. Está formada por dos campos de fuerzas ortogonales entre sí: eléctrico y magnético. Las características de esta onda pueden describirse con dos parámetros: Longitud de onda (l): Distancia entre dos picos sucesivos de una onda, entre dos puntos con igual fase. Frecuencia (F): número de ciclos que pasan por un punto fijo por unidad de tiempo. La relación entre longitud de onda y frecuencia viene dada por la expresión: c = l × F (c = 3 × 108 m/s)
Teoría corpuscular Los creadores fueron Planck y Einstein, los cuales planteaban que la luz es una sucesión de unidades discretas de energía (Fotones) con Masa igual a cero. Son paquetes discretos de energía.
Plataformas, sensores y canales
Las plataformas son los satélites (LANDSAT, METEOSAT, NOAA, SPOT) o aviones que transportan los aparatos necesarios para captar, almacenar y transmitir imágenes a distancia. La resolución temporal indica el intervalo de tiempo entre cada imagen obtenida por la plataforma (la que se seleccione en el caso de los aviones) cada media hora en el caso de los satélites geosíncronos y variable en el caso de los satélites heliosíncrono.
Existen diferentes sensores para captar la información, los cuales responden a las características del tipo de objeto que se desea estudiar, por ello cuando se realiza el proyecto es necesario analizar la resolución espectral, espacial, temporal y radiométrica. Los sensores se clasifican en:
Activos Son los que emiten radiación en la longitud de onda deseada y luego reciben la porción que los objetos han reflejado.
pasivos Son los que se limitan a recibir radiación electromagnética.
Además de esta clasificación es la que los diferencias atendiendo al satélite o plataforma sobre la que van instalados, entre los que se encuentran:
satélites de órbita geoestacionaria Vuelan a 35 786 kilómetros sobre la Tierra y giran con el mismo período de revolución que ella, de forma que el sensor está continuamente tomando imágenes (electrónicas, no fotográficas) del mismo punto.
satélites de órbitas polares Estos satélites orbitan a 400 km. de distancia, el tamaño de pixel será, por tanto, más reducido, y vuelven a tomar la misma escena cada cierto período de tiempo.
Un sensor es el dispositivo que reúne la tecnología necesaria para captar imágenes a distancia. Puede captar información para diferentes regiones del espectro y cada una de estas regiones se denomina canal o banda. Los diferentes canales se pueden caracterizar en función de variables como:
- Amplitud espectral (región del espectro para la cual capta datos)
- Resolución radiométrica (número de intervalos de intensidad que puede captar)
- Resolución espacial (tamaño de pixel)
- Resolución temporal (tiempo que tarda el satélite en pasar dos veces por el mismo sitito).
El diseño de los sensores de un satélite se hace teniendo en cuenta todas las consideraciones realizadas hasta ahora. Salvo excepciones, se va a trabajar con ventanas atmosféricas y se va a seleccionar aquella combinación de regiones del espectro que mayor información van a proporcionar acerca de los fenómenos que se quiere estudiar y que mejor van a ayudar a discriminarlos. Los principales satélites y sensores utilizados en teledetección son:
- Meteosat
- NOAA
- Lansat
- Spot
- IRS
- Ikonos
Respecto a la resolución temporal, Meteosat proporciona una imagen cada 30 minutos, NOAA cada 6 horas, Landsat cada 15-16 días y tanto Sport como los de más baja resolución hay que contratarlos previamente.
La resolución radiométrica depende del número de bits que sea capaz de almacenar el sensor. Normalmente va a ser 2^b niveles. En el caso de landsat son 8 bits y por tanto 256 niveles de gris, de manera que se transforma la cantidad de energía que llega al sensor números entre 0 y 255 que se denominan Niveles Digitales (ND). Este paso implica también hacer un promedio de la cantidad de radiación que llega dentro del rango de amplitud espectral del canal y del tamaño del Pixel.
Aplicaciones de la teledetección
La teledetección es una tecnología de avanzada y ha resuelto múltiples problemas, a pesar de ser costosa los beneficios se equiparan. Entre algunas de las ramas y campos en que se aplica están:
- Meteorología
- Análisis de masas nubosas y su Evolución
- Climatología, permitiendo la modelización climática a diferentes escalas
- Predicción de desastres naturales de origen climático
- Agricultura y Bosques.
- Discriminación de tipos de vegetación: tipos de cultivos, tipos de maderas.
- Determinación del vigor de la vegetación
- Calculos de biomasa.
- Medición de extensión de cultivos y maderas por especies
- Clasificación de usos del suelo.
- Cartografía y Planeamiento Urbanístico.
- Cartografía y actualización de Mapas.
- Separación de categorías urbana y rural.
- Planificación regional.
- Cartografía de redes de transporte y comunicación en general.
- Cartografía de límites tierra-agua.
- Cartografía de fracturas.
- Geología. Cartografía de unidades geológicas principales. Revisión de mapas geológicos.
- Petrografía. Delineación de rocas y suelos no consolidados.
- Cartografía de intrusiones ígneas.
- Cartografía de depósitos de superficie volcánica reciente.
- Cartografía de terrenos valdíos y cultivados.
- Hidrografía.
- Determinación del área y límites de zonas nevadas.
- Medida de rasgos Glaciares.
- Modelos de Sedimentación y Turbidez.
- Inventario de Lagos.
- Oceanografía y Recursos Marítimos. Mapas de circulación y de Mareas.
- Cartografía de biotopos marinos.
- Cartografía de Tipos de fondos.
- cartografía de vegetación submarina.
- Cartografía de seibadales o paraderas de Thalassia testudinum.
- Determinación de modelos de turbidez y circulación.
- Cartografía térmica de la superficie del mar.
- Cartografía de tipos de costas.
- Cartografía de hielos para navegación.
- Estudio de mareas y olas.
- Medio Ambiente.
- Control de superficies mineras.
- Cartografía y control de polución de aguas.
- Detección de polución del aire y sus efectos.
- Determinación de efectos de Desastres Naturales.
- Control medioambiental de actividades humanas (eutrofización de aguas, pérdida de hojas, etc.)
- Seguimiento de incendios forestales y sus efectos.
- Estimación de modelos de Escorrentía Superficial y erosión.
- Cartografía de áreas ecologicamente sensibles.
Teledetección en Cuba
Los primeros trabajos de teledetección en Cuba comienzan a desarrollarse a mediados de la década del 70 en el marco del Programa intercosmos, los cuales consistieron en una serie de experimentos denominados Trópico, en los cuales se emplearon cámaras fotográficas sincrónicas, con una combinación adecuada de filtros y películas que permitieron la obtención de fotografías del terreno en diferentes zonas de la banda visible e infrarroja cercana del espectro electromagnético.
Los experimentos Trópico I y II se realizaron desde aviones; el Trópico III contempló el nivel aéreo y cósmico y se realizó en el marco del Vuelo espacial conjunto Cuba-URSS, donde el cosmonauta Arnaldo Tamayo Méndez participa, siendo el primer cubano en viajar al Cosmos.
Otros experimentos se realizan en la esfera de Geología marina y el desarrollo de la cartografía temática fueron los denominados Sondeo, con el empleo de películas especiales espectrozonales y en colores, así como la serie de experiemntos Plataforma destinados a la confección y actualización de cartas náuticas y otras tareas de carácter hidrográfico.
Con el desarrollo del Turismo se realizan una serie de levantamientos aéreos para dar inicio al Estudio de los Grupos Insulares y Zonas Litorales del Archipiélago Cubano con Fines Turísticos, que comienzan en 1988 en Cayo Levisa, norte de Pinar del Río. Posteriormente se editan las monografías científicas del archipiélago Sabana-Camaguey, en el siguiente orden:
- Libro 1. Cayo Sabinal-Playa Santa Lucia, 1989.
- Libro 2. Cayos Mégano Grande, Cruz, Romano y Guajaba, 1990
- Libro 3. Cayos Guillermo, Coco y Paredón Grande, 1990
- Libro 4. Cayos Las Brujas, Ensenachos y Santa María, 1990
En 1993 se realiza el Estudio Geográfico Integral de la Ciénaga de Zapata, el cual recoge una monografía científica y un compendio de Mapas temáticos desarrollados mediante el uso de las técnicas de teledtección y muestreos de campo.
A partir de 1994 se desarrolla un proyecto internacional apoyado por PNUD-FAO, para el monitoreo del Archipiélago Sabana Camagüey. Así como el Grupo Empresarial Geocuba realiza una serie de estudios de Impacto Ambiental en diferentes zonas de la plataforma marina cubana, donde aplica las técnicas combinadas de teledetección y muestreos de campo como en: PLaya Maguana, Bahía de Taco, Bahía de Mata y Bahía de Baracoa, en el norte de Baracoa.
Fuentes
- Satélite
- Teledetección
- Teledetección
- Historia de la teledetección
- La Teledetección en Cuba. Instituto Cubano de geodesia y Cartografía. Ediciones GEO.1987.
- Teledetección. Algunos resultados del primer vuelo Espacial Soviético cubano. Revista Órbita. Número extraordinario. Mayo 1987
