Capitulo
2.3.1
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Introducción
Energía
electromagnetica
Propiedades ondas
Materia
- energía interacción
Regiones y bandas
Atmosfera
Características
Remote sensing
del inglés:
Remote = ubicado lejos
sense = percibir, observar
Alemán:
Fernerkundung
|
Imágenes satelitales
2.3 Imágenes de satelite y otros datos satelitales
2.3.1
Fundamentos teóricos
Introducción en los conceptos
Remote sensing de inglés: remote = ubicado lejos; sense = percibir, observar;
por consiguiente remote sensing se puede traducir como percepción o observación
de estructuras lejanas.
Remote sensing denomina la ciencia, que se ocupa de la producción de imágenes
de satélite y de fotos aéreas, del procesamiento de los datos (conversión
de los datos brutos en imágenes) y de la interpretación de las imágenes,
fotos y otros datos, que reflejan la interacción entre la materia y la radiación
electromagnética.
La interacción entre la energía electromagnética y la materia depende de
las propiedades físicas de la materia y de la longitud de onda de la energía
electromagnética, que se detecta.
Remote sensing se refiere a los métodos que emplean energía electromagnética
como ondas de luz, ondas térmicas, ondas radioeléctricas y ondas sonoras
(en investigaciones subacuáticas). Métodos geofísicos como los métodos eléctricos,
magnético y gravimétrico, conque se miden y se delinean campos de fuerzas,
no pertenecen al remote sensing.
En el método más antiguo de la toma y interpretación de fotografías aéreas
se utilizan la parte del espectro electromagnético visible.
En los 1960 se desarrollaron las imágenes infrarrojas y imágenes de la parte
del espectro ocupada por las microondas y las imágenes de satélite.
Energía electromagnética
Energía electromagnética se refiere a la energía que se extiende con la
velocidad de la luz en una forma ondulatoria armónica. La forma ondulatoria
armónica se caracteriza por ondas que ocurren en intervalos de tiempo iguales.
El concepto ondulatorio explica la propagación de la energía. Solamente
la energía, que interactúa con la materia puede ser detectada. En la interacción
entre energía y materia la energía electromagnética se comporta como si
se constituyese de muchos cuerpos individuales, llamados fotones, que parecen
a partículas. La refracción de la luz, que transmite por medios ópticos
de diferente densidad óptica (de diferentes índices de refracción) se explica
por el comportamiento ondulatorio de la luz. El concepto de los fotones
se emplea por ejemplo para explicar la medición de la intensidad de la luz
por un fotómetro. Mediante la medición de la intensidad de la luz por un
fotómetro la interacción de los fotones con un detector sensible a la luz
(fotosensible) produce una señal eléctrica, que varia en su intensidad proporcionalmente
a la cantidad de los fotones.
Propiedades de ondas electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas se describen por medio de los parámetros velocidad,
longitud de onda y frecuencia.
Las ondas electromagnéticas se propagan con la velocidad de la luz en el
vacío c = 2,9979246 x 108 m/s = 299,79246 km/s = aproximadamente 3,00m/s.
La longitud de onda de ondas electromagnéticas es la distancia entre cualquier
punto de un ciclo de la onda y el punto con la misma posición en el ciclo
sucesivo de la onda (entre dos puntos idénticos sucesivos de la onda). La
longitud de onda se expresa por micrómetros (1 µm = 10-6 m) o por nanómetro
(1 nm = 10-9 m).
Frecuencia f se define como la cantidad de dorsos de ondas por tiempo. La
frecuencia f antiguamente fue expresada por ciclos por segundos, hoy día
su unidad es Hz = hertz.
La ecuación siguiente relaciona la velocidad con la longitud de onda l con
la frecuencia de la onda electromagnética f : c = l x f.
Temperatura se expresa en °C o en °K, 273°K = 0°C o 0°K = -273°C.
Procesos de interacción entre la energía
electromagnética y la materia
Energía electromagnética que interactúa con materia sólida, liquida o gaseiforme
se denomina radiación incidente. Los procesos de interacción entre materia
y energía eléctrica pueden causar cambios en las propiedades siguientes
de la radiación incidente:
● intensidad, dirección, longitud de onda, polarización , fase.
Por el método de remote sensing se detecta y graba estos cambios. Al interpretar
las imágenes y los datos resultados se puede determinar las características
de la materia en que incidió la energía electromagnética. Los procesos de
interacción entre la energía electromagnética y la materia se describe por
sus resultados. La radiación incidente puede ser:
1) transmitida: La energía electromagnética pasa por la sustancia. La transmisión
por medios de diferente densidad, como por ejemplo desde el aire al agua,
causa un cambio de la velocidad de la radiación electromagnética. La razón
de las dos velocidades correspondientes a los dos medios se llama índice
de refracción y se la expresa por ns = c0/cs, donde c0 es la velocidad de
la radiación electromagnética en el vacío y cs es su velocidad en la sustancia
s.
2) absorbida: La radiación incidente ceda su energía en grandes partes para
calentar la sustancia, en que incide.
3) emitida: La radiación es emitida por la sustancia, generalmente en forma
de longitudes de onda más largas y en función de su estructura y su temperatura.
4) scattered o esparcida: La radiación incidente es emitida
y esparcida en todas las direcciones. Scattering o esparcimiento
se produce por superficies con cierto relieve o rugosidad comparable con
la longitud de onda de la energía incidente. Por ejemplo ondas de luz sufren
esparcimiento por moléculas o partículas de la atmósfera, cuyos tamaños
son parecidos a las longitudes de onda de luz.
5) reflejada: La energía incidente regresa desde la superficie de la sustancia
formando un ángulo con la normal a la superficie igual al ángulo de incidencia.
Superficies relativamente planas con respecto a la longitud de onda de la
energía incidente pueden causar la reflexión. Además la polarización o es
decir la dirección de oscilación de la energía reflejada puede variar con
respecto a la energía incidente.
La emisión, el esparcimiento y la reflexión principalmente son determinados
por las propiedades de la superficie, en que inciden, como su color o su
rugosidad. A estos procesos de interacción se llama fenómenos superficiales.
Los procesos de interacción, que son determinados por las propiedades internas
de la materia como la transmisión y la absorción, son los fenómenos de volumen.
La combinación distinta de interacciones superficiales y de volumen con
cualquier sustancia depende de la longitud de onda de la radiación incidente
y de las propiedades de la sustancia.
Regiones de longitudes de ondas y bandas
A base de las longitudes de onda el espectro electromagnético en regiones.
El espectro electromagnético se extiende desde las longitudes de onda muy
cortas de la región de rayos gamma (medido en partes de nm) a las longitudes
de onda largas de la región radioeléctrica (medido en m). El espectro visible
ocupa las longitudes de onda entre 0,4 y 0,7 µm aproximadamente. La energía
reflejada por la Tierra durante el día se puede presentar en función de
la longitud de onda, el máximo energético es reflejado con longitudes de
onda alrededor de 0,5 µm que corresponde a las longitudes de onda de color
verde y que se llama alto de energía reflejada (reflected energy peak).
Además la Tierra emite energía, cuyo máximo se caracteriza por longitudes
de onda de 9,7 µm. Este alto de energía radiante corresponde a la parte
térmica de la región infrarroja. La atmósfera absorbe energía en las regiones
de los rayos gamma y de los rayos x y en la mayor parte de la región ultravioleta.
Por esto en remote sensing no se utiliza estas regiones del espectro electromagnético.
En remote sensing terrestre se detecta las regiones de las microondas, visible
y infrarroja y las longitudes de onda largas de la región ultravioleta.
Intervalos de longitudes de onda caracterizados por una transmisión alta
por la atmósfera terrestre se llaman ventanas atmosféricas y se las utilizan
para tomar las imágenes de remote sensing. Las regiones principales de remote
sensing se subdivide en bandas, como las bandas azul, verde y roja de la
región visible (fig.1-2 y 1-3, SABINS, 1996).
Espectro electromagnético y las características
de los distintos intervalos espectrales:
Región |
Longitud de onda |
Características de los intervalos espectrales |
Rayos gammas |
< 0,03 nm |
Radiación incidente en la Tierra es absorbida
completamente por la atmósfera superior, no adecuado para remote
sensing. |
Rayos X |
0,03 - 30 nm |
Completamente absorbidos por la atmósfera,
no empleados en remote sensing. |
Región ultravioleta |
0,03 - 0,4 µm |
longitud de onda < 0,3 µm incidente es absorbida
completamente por el ozono en la atmósfera superior. |
Banda ultravioleta fotográfica |
0,3 - 0,4 µm |
Transmitida por la atmósfera, detectada por
rollos y fotodetectores, a menudo esparcimiento atmosférico.
|
Espectro visible |
0,4 - 0,7 µm |
Grabado por rollos y fotodetectores, incluye
el máximo de la energía reflejada por la Tierra a longitud de onda
= 0,5 µm. |
Región infrarroja |
0,7 - 100 µm |
Interacción con la materia varia con la longitud
de onda, las ventanas de la transmisión atmosférica están separadas
por bandas de absorción. |
Banda infrarroja reflejada |
3 - 5 µm, 8 - 14 µm |
Ventanas atmosféricas principales de la región
térmica, las imágenes de estas longitudes de onda se obtiene por
scanners ópticos, mecánicos y vidicóns especiales. |
Banda térmica infrarroja |
3 - 5 µm, 8 - 14 µm |
Ventanas atmosféricas principales de la región
térmica, las imágenes de estas longitudes de onda se obtiene por
scanners ópticos, mecánicos y vidicóns especiales. |
Región de microondas |
0,1 - 100 cm |
Penetran por nubes, neblina, lluvia, imágenes
se obtiene por scanning systems activos y pasivos. |
Radar |
0,1 - 100 cm |
Forma activa de remote sensing utilizando las
microondas, imágenes de radar se obtiene a varias . |
Radio |
> 100 cm |
Parte de más largas del espectro electromagnético. |
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Efectos atmosféricos
Los gases de la atmósfera absorben energía electromagnética de distintas
longitudes de onda, las cuales se llama bandas de absorción, por ejemplo
la capa de ozono (O3) en la atmósfera superior absorbe las longitudes de
onda menores que 0,3 µm. Las nubes, que se constituyen de partículas de
agua liquida de tamaño igual al aérosol dispersan la radiación electromagnética
de longitudes de onda menores que 0,1 cm. Solamente la radiación en la región
de las microondas y de longitudes de onda mayores puede penetrar por las
nubes sin ser esparcida, reflejada o absorbida.
Características de una imagen
La imagen es una representación de pixeles (elementos de la imagen) sin
consideración de las longitudes de onda utilizadas para formarla. Una fotografía
es una imagen, en que se graba las longitudes de onda entre 0,3 y 0,9 µm.
Sus características son:
1. La escala: pequeña < 1:500.000, mediana = 1:50.000
a 1:500.000, grande > 1:50.000.
2. La claridad
o la oscuridad respectivamente: variaciones en la intensidad de la radiación
electromagnética se reflejan en variaciones de la claridad o oscuridad de
los tonos de la imagen. La claridad se refiere a la magnitud de la repuesta
producida por la luz en el ojo humano y es una percepción subjetiva. La
luminosidad es una medida cuantitativa de la intensidad de la luz emitida
por una fuente luminosa y se la mide por medio de un fotómetro. Las variaciones
en la claridad de un tono de gris en fotos en blanco-negro por ejemplo se
pueden medir por una escala de referencia de gris. En fotos aéreas el tono
es determinado por la capacidad del objeto de reflejar la luz solar incidente,
y además por efectos atmosféricos y por la sensibilidad espectral del rollo.
3. El contraste:
se cuantifica por la razón entre la parte la más clara y la parte la más
oscura de la imagen = razón de contraste = CR = Cmax./Cmin., donde Cmax
= claridad máxima de la escena, Cmin = claridad mínima de una escena. En
una escala de claridad de 1 a 10 por ejemplo:
● un contraste alto tiene un valor de CR = 9/2 = 4,5,
● un contraste mediano tiene un valor de CR = 5/2 = 2,5,
● un contraste suave tiene un valor de CR = 3/2 = 1,5.
Las causas de un contraste suave pueden ser:
● Los objetos y el fondo de una escena dan una repuesta electromagnética
+/- uniforme a la banda particular de longitud de onda, que graba el sistema
de remote sensing.
● La energía electromagnética es esparcida por la atmósfera. Este efecto
es lo más pronunciado en las regiones de longitudes de onda cortas.
● El sistema de remote sensing no es suficientemente sensible para detectar
y grabar el contraste del terreno.
4. La resolución: La resolución espacial se refiere a la
capacidad de distinguir entre dos objetos ubicados uno al lado del otro
en la imagen o es decir es la distancia mínima entre dos objetos, para que
los dos objetos todavía aparezcan distintos y separados. El poder de resolución
se aplica a un sistema, que forma imágenes, la resolución espacial se aplica
a la imagen formada por el sistema. Otro parámetro determinante de la resolución
espacial es el poder de resolución angular. El poder de resolución angular
se define por el ángulo formado por líneas imaginarias, que parten del sistema
de detección y corren a dos objetos ubicándose la distancia mínima para
distinguirlos. Se lo mide usualmente en radians (rad). 1 rad = ángulo formado
por un arco BC de una esfera de longitud igual a la longitud del radio de
la esfera o es decir ángulo en rad = longitud del arco/radio de la esfera.
2pi = 6,28 rad = 360º, 1 rad = 360º/2pi = 57,29578º, 1º = 2pi /360º = 0,0174533
rad = 17,4533 mrad (véase figura abajo).
5. La detectabilidad es la capacidad de un sistema, que
forma imágenes, de detectar la presencia o la ausencia de un objeto.
6. La reconocibilidad es la capacidad de identificar un
objeto en una imagen.
7. La signatura se refiere a la apariencia de un objeto
en una imagen, que posibilita su identificación como objeto. Por ejemplo
la signatura espectral de un objeto es su claridad medida a una longitud
de onda de energía especifica.
8. La textura se refiere a la frecuencia de cambio y a
la disposición de los tonos en una imagen y se la describe por términos
como gruesa, moderada, fina.
9. La clave de interpretación se refiere a la característica
o la combinación de las características, que posibilitan su identificación,
por ejemplo el tamaño, la forma, el tono, el color.
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Contenido
Apuntes
- Geología
Contenidos Exploración Minera
1. Introducción
2. Remote Sensing
2.1 Fundamentos
2.2 Interpretación fotos
2.2.1
Principio
2.2.2 Equipo
2.2.3 Evaluación
cualitativa
●
2.3.1 Satelitales
2.3.2 Sistemas
2.3.3
Landsat y MODIS
2.3.4 Interpret. MSS y TM
3. Geoquímica en prospección
4. Métodos sísmicos
5. Método magnético
6. Método gravimétrico
7. Métodos eléctricos
Índice
Bibliografía
Relacionados
Depósitos
Minerales
Perfil y mapa geológica
Colección de Minerales
Los minerales más importantes
Minerales
mena por grupos
Geología
Económica
Depósitos No-metálicos
Uso de los minerales
Páginas de Geología
Apuntes Geología General
Apuntes Geología Estructural
Apuntes
Depósitos Minerales
Colección de Minerales
Periodos y épocas
Figuras históricas
Citas geológicas
Exploración - Prospección
Módulo de Citas
Depósitos
Depósitos en el Mundo
Depósitos en Chile
Depósitos en Atacama
Bibliografía Depósitos Minerales
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