Capitulo
2.3.2
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Remote sensing
del inglés:
Remote = ubicado lejos
sense = percibir, observar
Alemán:
Fernerkundung
Fotos áereas: Son fotos, capturan la luz visible "como el ojo del ser humano lo detecta". Aunque penetran un poco a las frecuencias de la luz UV.
Imágenes satelitales:
Son datos obtenidos por detectores multi-espectrales en satelites. Se genera
imágenes de "colores falsos" es decir, los sistemas permiten analizar
frecuencias no detectables por los ojos del ser humano
Sistemas de remote sensing
2.3 Imágenes de satelite y otros datos satelitales
2.3.2 Sistemas de remote sensing y datos
obtenidos por ellos
Sistemas de remote sensing
Aparte del ojo humano se distingue dos tipos principales de sistemas de
remote sensing:
1)‘Framing systems’ y ‘
2) scanning systems’.
‘Framing systems’, Fig.1-11
‘Framing systems’ instantáneamente producen una imagen de un área como
cámaras y vidicóns. Las lentes de una cámara por ejemplo producen una imagen
del área en su plano focal, en que la imagen está proyectada nítidamente.
La imagen se graba en un rollo en el momento, en que la luz puede pasar
a la cámara para exponer el rollo. La sensibilidad de los rollos varia de
0.3 a 0,9 µm (partes ultravioletas, luz visible, parte reflejada infrarroja).
El vidicón es una cámara de televisión, que graba la imagen en una superficie
fotosensible y cargada electrónicamente. Un rayo electrónico explora esta
superficie para detectar la disposición de las diferencias en la carga electrónica,
que constituye la imagen. El rayo electrónico produce una señal, que se
puede transmitir y grabar en una cinta magnética. Algunos vidicóns son sensibles
para la parte térmica infrarroja.
‘Scanning systems’
Un ‘scanning system’ se constituye de un detector caracterizado
por un campo visual estrecho, que se mueve en líneas paralelas (‘scan
lines’) sobre y encima del terreno para producir una imagen. Fotones
de energía electromagnética emitidos o reflejados del terreno llegan al
detector produciendo una señal eléctrica, que varia en proporción a la cantidad
de fotones. La señal se amplifica y se graba en una cinta magnética.
Términos descriptivos, empleados para
caracterizar ‘scanning systems’
Resolución espectral se refiere al intervalo de longitud de onda captado
por el detector de un ‘scanning system’. Resolución espectral
o ‘ancho de la banda’ es el intervalo de longitud de onda en que
la repuesta del detector es >= 50% (véase diagrama longitud de onda en
el eje x, repuesta del detector en % en el eje y), Fig.1-13.
Resolución espacial es la distancia mínima entre dos objetos uno al lado
del otro, en que dos objetos aparecen distintos y separados.
Instantaneous field of view IFOV = campo visual instantáneo es el ángulo
formado por los ‘rayos electromagnéticos’ los más exteriores captados
por un detector de un ‘scanning system’. El campo visual instantáneo
junto con la altura del detector determina el área del terreno explorado
en un instante de detección (= ‘ground resolution cell’ o celda
básica de resolución), Fig.1-16.
Angular field of view = campo visual angular determina la línea del terreno
explorada y es medida como un ángulo en grados.
Ground swath = longitud de la línea del terreno explorada: ground swath
= tan(campo visual angular/2) x altitud x 2, Fig.1-16.
Por su altura grande para satélites el campo visual angular puede ser estrecho
para cubrir una línea del terreno ancha.
La intensidad de la señal generada por el detector es una función de los
factores siguientes:
● El flujo de energía: La cantidad de la energía reflejada o emitida por
el terreno.
● La altitud: La cantidad de la energía, que recibe el detector es inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia (altitud).
● El ancho de la banda espectral: La señal es más intensa para detectores,
que responden a una banda espectral más ancha.
● El campo visual instantáneo: Para lograr una resolución espacial alta,
el campo visual instantáneo tiene que ser pequeño, a lo cual corresponde
una señal de baja intensidad.
● Dwell time: Es el tiempo, que necesita el detector para captar una celda
básica de resolución o es decir el área mínima, que se puede distinguir
y presentar separadamente en la imagen correspondiente. Con un ‘dwell
time’ largo puede llegar más energía al detector, de que resulta una
señal de alta intensidad.
Los cuatro tipos comunes de ‘scanning systems’
son:
Cross track scanner
Se constituye de un espejo faceteado, que gira por medio de un motor eléctrico
con un eje de rotación horizontal alineado paralelamente a la dirección
del vuelo. El espejo faceteado se mueve sobre y encima del terreno en líneas
paralelas orientadas perpendicularmente a la dirección del vuelo. La energía
emitida y/o reflejada por el terreno se enfoca al detector por espejos secundarios.
En la fig 1-13 la resolución espectral del detector o el ancho de banda
respectivamente es 0,60 µm - 0,50 µm = 0,10 µm. Las celdas básicas de resolución,
que forman una línea explorada, son de diferentes dimensiones según la posición
del detector, es decir de tamaño mayor en la periferia, de tamaño menor
en el centro de una línea, Fig.1-12. El tiempo, que necesita el cross track
scanner para detectar una celda básica de resolución se calcula:
Dwell time = velocidad para cubrir una
línea / cantidad de celdas básicas en una línea.
El ‘dwell time’ de un ‘cross track scanner’ se determina
por el campo visual instantáneo del detector y por la velocidad, conque
el espejo se mueve sobre y encima del terreno. Por ejemplo un típico cross
track scanner aeroportado en una altitud de 10 km sobre el terreno con un
campo visual instantáneo de 1 mrad y un campo visual angular, que consume
un tiempo de 0,02s para explorar una línea de terreno, necesita un tiempo
de 0,00001s ('dwell time') para detectar una celda básica de resolución.
En lo siguiente comparamos la velocidad del avión con el 'dwell time' del
detector con una velocidad típica de 720km/h = 200m/s el avión pasa los
10m de una celda básica de resolución en 0,05s, por consiguiente el 'dwell
time' del detector de = 0,00001s es 5000 veces más corto. Por el ‘dwell
time’ corto el detector recibiría una señal de intensidad baja, que
se puede aumentar por medio de un campo visual instantáneo largo y de un
ancho de banda grande.
Circular scanner
En un scanner circular el motor y el espejo están alineados con un eje vertical
de rotación, que se mueve en forma circular sobre y encima del terreno.
Solamente la parte frontal explorada se graba para formar una imagen. La
distancia entre scanner y terreno es constante y todas las celdas de resolución
tienen las mismas dimensiones. Como los métodos de procesar los datos para
formar imágenes fueron desarrollados para los datos de scanners lineares,
los datos de scanners circulares tienen que ser transformados antes de su
procesamiento. Un scanner circular se utiliza para una investigación de
reconocimiento.
Along-track scanner
Se constituye de varios detectores, que cubren completamente una línea explorada
(= ‘line scan’). Para cada celda básica de resolución de una línea
de terreno se ocupan un otro detector. De tal manera se puede aumentar el
tiempo para detectar una celda básica de resolución ('dwell time'). Los
detectores están alineados en el plano focal de la imagen por un sistema
de lentes. El eje longitudinal de la alineación de los detectores es perpendicular
a la dirección del vuelo. Por el 'dwell time' largo el ‘along track
scanner’ produce imágenes de altas resoluciones espacial y espectral.
El 'dwell time' de un along track scanner se calcula:
Dwell time = ancho de la celda básica
/ velocidad.
El ’dwell time’ para una celda básica de resolución es determinado
solamente por la velocidad del avión o del satélite. Por ejemplo para un
avión de la velocidad de 720km/s = 200m/s el ‘dwell time’ del ‘along
track scanner’ para una celda básica de resolución de 10m de ancho
es 0,05s, que es 5000 veces más largo que el ‘dwell time’ de un ‘cross
track scanner’ moviéndose con la misma velocidad (0,00001s). Por esto
los detectores de un ‘along track scanner’ pueden ser de un campo
visual instantáneo más pequeño o es decir de una resolución espacial más
fina, y pueden ser caracterizados por un ancho de banda más estrecho o es
decir de una resolución espectral más alta.
Side scanner
Son sistemas activos. Un sistema radar por ejemplo transmite pulsos de energía
de la región de microondas dirigidos a la línea del terreno explorado y
detecta la energía esparcida por el terreno. Un sistema sonar por ejemplo
transmite pulsos de energía sonar en el mar para realizar batimetría.
Comparación entre ‘cross track scanner’ y ‘along
track scanner’
La selección del scanner adecuado depende de varios factores como por ejemplo
de los objetivos de los estudios de las imágenes. Debido a su campo visual
angular ancho el cross track scanner explora una ancha línea de terreno.
Por esto se lo aplica preferentemente en estudios de reconocimiento de un
área. El along track scanner con sus altas resoluciones espacial y espectral
se emplea de preferencia para estudios detallados.
Curvas de reflectancia espectral
Aparte de las imágenes se puede obtener otras informaciones de los scanning
systems, como por ejemplo las curvas de reflectancia espectral o los espectros
reflectantes, que delinean el porcentaje de energía incidente, que es reflejado
por la materia (eje y) en función de la longitud de onda de la energía (eje
x). Las curvas de reflectancia son validas para reconocer la materia como
por ejemplo diferentes tipos de minerales y rocas (véase fig. 1-17) en imágenes
de ‘remote sensing’. Los altos de la curva se denominan altos
de reflectancia (reflectance peaks), los valles de la curva se denominan
bandas de absorción (absorption features). En el terreno o en el laboratorio
los espectros de reflectancia se obtiene por espectrómetros de reflectancia,
cuyos resultados se puede comparar con los espectros de reflectancia sacados
del ‘scanning system’ teniendo en cuenta, que las celdas básicas
de resolución de los dos instrumentos varían mucho en su tamaño (espectrómetro
del laboratorio con celda más pequeña - algunos cm2 - en el caso del espectro
de reflectancia, celda básica de resolución de un típico cross track scanner
es 10 x 10m2).
Ejemplo: Espectroscopía reflectante aplicada a minerales de alteración
en Mina La Coipa, III Región, Chile. Trabajo de Memoria de Sanny Legua Olivares.
En la mina La Coipa se emplea un espectrómetro de reflectancia portátil
en el levantamiento geológico de zonas de alteración, que en La Coipa y
su alrededor frecuentemente son asociadas con depósitos minerales de plata
y oro. Muchos de los minerales típicos de alteración de depósitos de oro
y plata como los sulfatos alunita (sulfato de potasio y aluminio) y jarosita
(sulfato de Fe3+) y distintos minerales arcillosos como dickita, caolinita
y pirofilita son muy similares en su apariencia macroscópica, lo que dificulta
su identificación en terreno. En lo contrario sus espectros de reflectancia
como repuestas a ondas cortas infrarrojas incidentes en ellos difieren apreciadamente
entre sí (véase fig., memoria de LEGUA, S., 1989, p.17). El espectrómetro
de reflectancia hace uso de las ondas electromagnéticas infrarrojas cortas
(= SWIR, banda de 1,3 a 2,5 µm), conque se puede identificar y distinguir
especialmente los minerales de alteración arriba mencionados típicos para
depósitos de oro, plata y cobre.
Los rasgos de absorción espectral observados por medio del espectrómetro
infrarrojo portatil (PIMA) como rango espectral de la onda corta infrarroja
son los resultados de combinaciones y sobretones de vibraciones a lo largo
de la onda corta infrarroja. Estas absorciones se deben a los bandeamientos
y estiramientos de las ondas en las moléculas de los minerales, lo que da
origen a la absorción presentada con respecto a la onda corta infrarroja
empleada. Estas absorciones incluyen los rasgos de hidroxilo, agua, carbonato,
amonio y de los grupos Al-OH, Mg-OH y Fe-OH.
La reflectancia de una muestra mineral o rocosa se mide desde su superficie
un intervalo de 30 a 60s. El sensor de medición tiene un diámetro de aproximadamente
10mm. Un PC incorporado a un costado del sensor de medición se encarga de
entregar los espectros, especialmente en terreno obteniendo resultados inmediatos.
El instrumento está equipado con una fuente de luz interna con características
similares a la luz del día. Se puede energizar el espectrómetro conectándolo
a la red de 220 Volt, con dos baterías de 6 Volt cada una o al encendedor
de cigarrillos de vehículos. Los resultados se compara con curvas de patrón
obtenidas a partir de mediciones de los minerales puros en el laboratorio.
Factores, que influyen la calidad de la medición son los siguientes:
● El contenido en agua: a partir de una muestra seca se obtiene una curva
espectral mejor definida en comparación a una muestra húmeda, en la cual
el agua contribuye a la curva espectral.
● El tamaño de grano del mineral en identificación: un conjunto de un solo
tipo mineral muy fino o es decir un polvo del mineral generalmente entrega
curvas espectrales más claras.
● La composición de la muestra: de un solo mineral se obtiene una curva
espectral típica para este mineral, de varios minerales se obtiene una curva
formada por la superposición de las repuestas de los varios minerales.
● El intervalo de tiempo de medición: debe ser entre 30 y 60s.
Las ventajas del espectrómetro de reflectancia son la rapidez de la identificación
de minerales específicos típicos de alteración, su portabilidad y las varias
aplicaciones como en un levantamiento geológico y en un estudio comparativo
de resultados de scanners de satélites con espectros obtenidos en laboratorios
a través de dicho espectrómetro. El espectrómetro de reflectancia entrega
sólo resultados cualitativos acerca del contenido de una muestra en algunos
minerales típicos de alteración, no puede entregar datos cuantitativos,
ni puede identificar claramente cualquier sustancia con una curva espectral
poco característica para el rango empleado de longitud de onda entre 1,3
y 2,5 µm.
Sistemas para formar imágenes multiespectrales
Imágenes multiespectrales se produce por la combinación de imágenes, en
que se graban diferentes intervalos de longitudes de onda o diferentes bandas
espectrales. Tres bandas de longitud de onda se pueden combinar para formar
imágenes en color. Se utilizan los sistemas para formar imágenes multiespectrales
ampliamente en satélites. Se obtiene las imágenes multiespectrales por ‘framing
systems’ y por ‘scanning systems’.
En los ‘framing systems’ se alinea varias cámaras o vidicons juntos
para producir múltiples imágenes simultáneas. Los sistemas originarios multiespectrales
eran las cámaras multiespectrales, que producen fotos en blanco-negro constituyéndose
de bandas espectrales estrechas. Hay dos modos de función para los vidicóns
multiespectrales:
1) Dos o más sistemas graban imágenes a diferentes bandas de longitudes
de onda.
2) Un sistema graba bandas múltiples.
Hay varios tipos de vidicóns: 1. vidicóns, que graban bandas estrechas en
las regiones visibles y infrarrojas reflejadas. 2. Un sistema de dos vidicóns,
que graba bandas rojas y infrarrojas reflejadas (por ejemplo para el análisis
de basureros casuales). 3. Sistemas, que graban tres o cuatro bandas (azul,
verde, roja y infrarroja reflejada).
Los ‘scanning systems’ multiespectrales, tanto ‘cross track
scanner’ como ‘along track scanner’ se utilizan en aviones
y en satélites. ‘Cross track scanner’ (fig. 1-19) emplean un espectrómetro
para dispersar la energía incidente formando un espectro y detectores graban
las bandas de longitudes de onda especificas. La tabla 1-5 ilustra las 10
bandas detectadas por un cross track scanner multiespectral de la empresa
Daedalus y los intervalos de longitud de onda correspondientes. Los ‘along
track scanners’ (fig 1-19) emplean detectores alineados en líneas paralelas
y cada línea de detectores graba una banda espectral. Se los utilizan por
ejemplo en el satélite SPOT. También existen ‘side scanning radar systems’,
que graban dos o más longitudes de onda en la región de microondas.
Un ‘hyperspectral scanning system’ es un scanner multiespectral,
que puede grabar hasta unas 10 bandas de 0,01µm de ancho, mientras que los ‘scanning
systems’ convencionales pueden grabar hasta 10 bandas de 0,10µm de
ancho. Las imágenes producidas por ‘hyperspectral scanning systems’
se graban en forma digital. Un tipo de ‘hyperspectral scanner’
es el AVIRIS hyperspectral scanner - AVIRIS significa ‘airborne visible/infrared
imaging spectrometer’, que produce 224 imágenes, cada una graba una
banda de 10nm ancho. Además se puede convertir las bandas estrechas de cada
imagen en un espectro de reflectancia, que puede ayudar en la identificación
de la materia, que constituye el terreno. Fig. 1-24 ilustra los espectros
de tres minerales - caolinita, un mineral arcilloso, alunita, un sulfato
de Al y buddingtonita, un feldespato de amoníaco (NH4)[AlSi3O8]. En detalle
se trata de los espectros, que se fundan en todas las bandas grabadas por
el sistema AVIRIS (líneas continuas) y de los espectros medidos por un espectrómetro
en el laboratorio. Para cada mineral fue delineado el porcentaje de reflectancia
en función de la longitud de onda. Los espectros obtenidos de los mismos
minerales por los dos diferentes métodos desvían entre sí. Los espectros
obtenidos por el sistema AVIRIS son influidos por otros materiales, que
constituyen el área del terreno detectado, mientras que los espectros del
laboratorio son espectros de los minerales puros.
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
