Teledetección

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Introducción

Teledetección, técnica de adquisición de datos de la superficie terrestre mediante observación remota (remote sensing), es decir, a distancia, sin un contacto material entre el objeto observado (superficie terrestre o marina y atmósfera) y el observador (sensor), basada fundamentalmente en el análisis y tratamiento de las imágenes obtenidas desde aviones y satélites artificiales, preparados para ello con diversos sensores en función del objetivo (cámaras fotográficas, radares y otros instrumentos especiales que registran esta información).

Las cámaras fotográficas instaladas en aviones se empezaron a utilizar a finales de la década de 1930 con el fin de fotografiar regularmente la superficie terrestre para, por ejemplo, levantar mapas, registrar los cambios en los usos del suelo, planificar ciudades u observar operaciones militares (véase Reconocimiento aéreo; Fotogrametría; Fotografía). La teledetección entonces se basaba en la fotografía aérea tomada desde un avión, técnica conocida como fotointerpretación.

Actualmente, gracias a las nuevas tecnologías y la informática, es de vital importancia el desarrollo de la teledetección espacial, denominada así porque los sensores se instalan en plataformas espaciales, lo que comúnmente denominamos satélites artificiales. La diferencia fundamental entre teledetección espacial y fotointerpretación es que la primera se basa en observaciones cuantitativas y permite estimar variables tanto cualitativas como cuantitativas; la fotointerpretación es, sin embargo, una técnica cualitativa, aunque si se escanea una fotografía aérea vertical, se obtiene una imagen que puede tratarse con las mismas técnicas digitales que se utilizan en teledetección espacial, siendo el proceso más lento y en ocasiones menos preciso.

Otras técnicas de teledetección son la videografía o el radar aerotransportado (aviones).

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Componentes de la teledetección espacial

Un sistema de teledetección espacial incluye los elementos siguientes:

• Fuente de energía. En un proceso de teledetección tiene lugar una interacción energética entre la Tierra y el sensor. La fuente de energía es el origen de la radiación electromagnética que detecta el sensor, bien la radiada por los objetos, bien la reflejada por la superficie terrestre. En este último caso, la fuente de radiación puede ser tanto el Sol (da lugar a la teledetección pasiva) como el propio sensor (teledetección activa).
• Cubierta terrestre. Recibe la radiación y la refleja o la emite, de acuerdo a sus características.
• Sistema sensor. Está constituido por el sensor propiamente dicho y la plataforma en la que se instala. Capta la energía procedente de la cubierta terrestre, la codifica y permite su llegada al sistema receptor.
• Sistema receptor. Recibe la información, la graba en formato adecuado y la distribuye a los interesados.
• Intérprete. Transforma los datos en información temática orientada a la finalidad del estudio, ya sea de forma visual o de forma digital, pues existen diversos programas de tratamiento de imágenes.
• Usuario final. Analiza la imagen que se deriva del proceso descrito y obtiene conclusiones sobre lo que en ella aparece. Los científicos que trabajan en teledetección utilizan frecuentemente ordenadores o computadoras para mejorar la calidad de las imágenes y contribuir a la automatización de la recogida de información, tratamiento de datos y confección de mapas.

Como ejemplo de un sistema de teledetección resulta muy práctico el símil con la visión humana. La luz solar (fuente de energía) emite su radiación, que se refleja en la superficie de los objetos (cubierta terrestre). El ojo humano recibe la energía reflejada (sistema sensor) y transmite la señal al cerebro (sistema receptor), que es capaz de formar imágenes. El individuo que observa es intérprete y usuario final.

Sin embargo, el ejemplo anterior se limita a la radiación que denominamos visible, por ser la única perceptible por el ojo humano, la cual permite que los objetos se vean de los colores que identificamos, como ocurre con la fotografía aérea a color. La mayoría de los sensores remotos registran la energía electromagnética radiada o reflejada por los objetos. La forma más familiar de energía electromagnética es la luz: cuando la película de una cámara se expone a la luz, está registrando la energía electromagnética visible.

Pero existen sistemas de teledetección que se basan en el registro de energía electromagnética invisible, como rayos infrarrojos o microondas.

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Formas de energía empleadas

La adquisición de información a distancia implica la existencia de un flujo de información entre el objeto observado y el sensor. El portador de esta información es la radiación electromagnética, que puede ser emitida por el objeto o proceder de otro cuerpo y haber sido reflejada por este. Todos los cuerpos (planetas, seres vivos, objetos) emiten radiación electromagnética, aunque su cantidad y tipo depende fundamentalmente de su temperatura.

El principal emisor de energía en el sistema solar es el Sol cuya radiación, reflejada por la Tierra y los objetos situados en ella, es la más común en teledetección y la que nos permite ver los objetos que nos rodean. También el propio sensor puede incorporar un emisor de radiación cuyo reflejo en la superficie terrestre es captado por él posteriormente.

La teledetección espacial permite percibir otras formas de energía en un espectro mucho más amplio de energía no visible (rayos ultravioleta, rayos infrarrojos o microondas), desde una perspectiva vertical y panorámica.

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Espectro electromagnético

El espectro electromagnético es una escala en la que puede situarse cualquier onda de energía. En dicha escala se representa la frecuencia, así como la longitud de onda de la radiación electromagnética, siendo ambas inversamente proporcionales, es decir, a mayor frecuencia menor longitud de onda. En esta escala pueden definirse intervalos dentro de los cuales las ondas electromagnéticas se comportan de forma similar. Dichos intervalos se denominan bandas o canales espectrales.

Las bandas más empleadas en teledetección son:

• Espectro visible (0,4 a 0,7 µm). Coincide con las longitudes de onda donde es máxima la radiación solar. Suelen distinguirse tres bandas fundamentales: azul (0,4 a 0,5 µm), verde (0,5 a 0,6 µm) y rojo (0,6 a 0,7 µm), según los colores que nuestros ojos perciben al recibir una radiación electromagnética de cada una de esas longitudes de onda.
• Infrarrojo próximo (0,7 a 1,3 µm). También llamado infrarrojo reflejado o fotográfico, porque parte de él puede detectarse mediante películas dotadas de emulsiones especiales. Es de gran utilidad para discriminar masas vegetales y concentraciones de humedad.
• Infrarrojo medio (1,3 a 8 µm). En esta banda se entremezclan los procesos de reflexión de luz solar y los de emisión propia de la superficie terrestre. Es útil para la estimación de humedad en la vegetación y detección de focos de alta temperatura.
• Infrarrojo lejano o térmico (8 a 14 µm). Incluye la emisión propia de la superficie terrestre, por lo que es útil para detectar el calor que emiten las cubiertas terrestres, o sus cambios de temperatura.
• Microondas (a partir de 1mm). Un radar es un sensor activo de microondas. Esta banda de energía es bastante transparente a la cubierta nubosa. Se ha utilizado para confeccionar mapas de la superficie de Venus, que está totalmente oculta por nubes muy densas, para navegación oceánica, para detectar características geológicas e, incluso, para calcular el contenido de humedad del suelo.

La teledetección espacial utiliza sensores multiespectrales, que permiten representar la Tierra desde diferentes longitudes de onda. Son cámaras de barrido que no utilizan películas, sino detectores electrónicos que registran radiaciones electromagnéticas.

Los sensores infrarrojos y de microondas registran energía electromagnética invisible. El calor de los objetos puede medirse por la energía infrarroja que irradian. Los sensores infrarrojos crean imágenes que muestran las variaciones de temperatura en una zona. Los científicos emplean imágenes infrarrojas para determinar las condiciones de vegetación, estudiar los cambios de temperatura en la superficie del agua, localizar daños en canalizaciones subterráneas y registrar determinados accidentes geográficos superficiales y subterráneos.

Los sensores de microondas, como el radar, transmiten ondas electromagnéticas hacia un objeto y registran las ondas que este refleja. A diferencia de otros sensores, los de microondas pueden recoger información sobre una zona a través de las nubes. Explorando una zona con radar y procesando los datos con una computadora, los científicos pueden crear mapas de radar.