Sensores Remotos Un sensor remoto es un instrumento capaz de detectar, caracterizar y cuantificar la energía que proviene de objetos situados a la distancia. Así logra obtener información de ciertas características de esos objetos. Vehículos o plataformas De acuerdo a la plataforma donde se ubique el sensor, se distinguen tres grandes tipos de sistemas de teledetección: terrestre, aéreo y espacial. ·
Terrestres
En este caso la plataforma es un trípode, una torre de observación, etc., sobre la cual se instala el sensor. Se logran datos muy precisos, pero su costo es altísimo. Lógicamente este sistema es muy limitado en cuanto al campo de visión instantánea, verticalidad y tipo de sensor utilizado. Por ello, se emplea normalmente para obtener muestras de control y datos de terreno en pequeñas zonas, con el fin de calibrar o determinar patrones de interpretación. Dentro de la metodología de la percepción remota se habla de “trabajo de campo”, para referirse a las labores de recolección de datos en terreno mediante espectro radiómetros, cámaras fotográficas comunes, apreciaciones visuales, toma de muestras, etc. Es de destacar que los trabajos de terreno son un complemento fundamental en toda metodología de teledetección de recursos naturales, y su magnitud debe ser estadísticamente significativa, tanto en los procesos de toma de datos como en los de verificación de resultados. ·
Aéreos
En estos casos las plataformas utilizadas pueden ser helicópteros, avionetas y aviones. Su característica más importante es su alta resolución espacial, sin embargo, tienen una resolución temporal muy variable y un alto costo por hectárea. Existen dos tipos de sensores, los ópticos y los electrónicos, electrónicos, en los primeros, los objetos quedan plasmados en un papel fotosensible (película), luego mediante la técnica del revelado se logran los productos fotográficos que todos conocemos (fotos). En los sensores electrónicos la información es almacenada en un formato digital conocido como RASTER. Este consiste en una matriz de filas y columnas, cada celda constituye el pixel (el mínimo tamaño que puede detectar el sensor) que está definido por un valor X (columnas), un valor Y (filas) y un valor Z o Nº digital, que es el que contiene la información de ese pixel. Los productos provenientes de los sensores electrónicos se conocen como imágenes (no son fotos). Cuando se utiliza una plataforma estable (aviones), sensores analógicos con alta precisión geométrica (cámara métrica) y además se toma información de un mismo objeto desde dos puntos de vista (visión estereoscópica), se pueden realizar mediciones precisas de coordenadas X, Y, Z (en este caso representa la altitud), con los datos obtenidos. A estas técnicas de medición se les denomina “fotogrametría”. El resto de los productos fotográficos sirven sólo para extraer información cualitativa, mediante la “fotointerpretación” o interpretación visual (ej.: fotografías aéreas). También pueden ser digitalizados (escaneados), e incorporados a un SIG para extraer otros tipos de información. Cuando los sensores utilizados son electro-ópticos o electrónicos, la imagen tomada es almacenada en formato digital (RASTER) en un medio magnético (cinta o disco digital), y puede ser ingresada a un SIG directamente, o bien ser impresa en papel para realizar la interpretación visual de la misma. Si el usuario precisa tener información de bandas del espectro que nos son visibles al ojo humano (infrarrojo), para los productos analógicos se pueden utilizar películas sensibles al infrarrojo; y para los electrónicos se debería disponer de un sensor para esa banda o dividir las respuestas espectrales mediante juegos de filtros colocados delante del sensor.
Para un mismo sensor, la resolución espacial se puede variar modificando la altura de vuelo o cambiando la distancia focal de la cámara. Esto lleva implícito un cambio en el campo de visión instantánea del detector (varía el tamaño de la foto o imagen tomada). ·
Espaciales
Las plataformas que se utilizan en estos sistemas son naves espaciales, estaciones orbitales o satélites autónomos que giran alrededor de la Tierra, estos últimos son los mayoritariamente utilizados. Poseen la ventaja del bajo costo por hectárea relevada de sus datos. Normalmente, las naves espaciales y estaciones orbitales tripuladas se han utilizado para hacer pruebas de nuevos sensores o para adquirir datos con sensores foto-ópticos. Los satélites autónomos varían de acuerdo a los tipos de órbitas que utilizan. Los sat é lit es de órbi ta p ol ar vuelan a una altura de unos 700 - 800 km. o menos; van siguiendo un recorrido que generalmente no es estrictamente polar sino que se encuentra levemente inclinado (unos 7,5 – 8,5º) con respecto al eje de rotación de la tierra. Esto último, junto con la sincronía existente entre la velocidad de rotación de la tierra y la velocidad con la que el satélite recorre su órbita, hacen que el rango horario de toma de cada imagen sea siempre el mismo, independientemente de la latitud o de la estación del año. Esto se denomina heliosincronía (sincronía con el sol). El hecho de que el horario de toma de las imágenes sea aproximadamente el mismo está dirigido a que el ángulo de inclinación solar sea similar entre imágenes tomadas en igual fecha de diferentes años, a los fines de caracterizar y estandarizar las sombras de los objetos. Son los mayoritariamente utilizados para el monitoreo y relevamiento de recursos naturales (aplicaciones agrícolas, forestales y geológicas), oceanografía y meteorología. Los sat é lit es de órb ita geo est aci on aria (o de órbita ecuatorial), se encuentran en una posición fija con respecto al eje de rotación terrestre. Generalmente se sitúan a gran altitud (~ 36.000 km.). Poseen una velocidad angular igual a la de la rotación del planeta por lo que permanentemente “miran” una de las dos caras del mismo. Son ampliamente utilizados para telecomunicaciones y también para meteorología.
Sistemas de Obtención de Datos Se distinguen tres esquemas típicos de obtención de datos, los que se diferencian de principalmente en la fuente que da origen a la energía que se está captando.
Sistema Pasivo de Energía Reflejada Este sistema tiene gran similitud con la visión normal del ser humano; también es el sistema que adopta la fotografía convencional. Se tiene separada la fuente de energía (ej. sol), el objeto en estudio y el sensor. En este caso la característica más importante es que el sensor mide la energía REFLEJADA por el objeto. Los sensores de este tipo miden energía en la porción reflectiva del espectro (visible e infrarrojo cercano y medio). Es el más común.
Sistema Pasivo de Energía Emitida En este caso la fuente y el objeto son uno solo, luego el sensor solo está midiendo la energía EMITIDA por un objeto (fuente). Los elementos de la superficie terrestre “absorben” parte de la energía proveniente del sol y la transforman en calor, esa energía en forma de calor es re-irradiada hacia el espacio, es así como bajo este sistema, los elementos de la superficie terrestre son objeto y fuente de energía a la vez. Como ejemplo se pueden citar los sensores meteorológicos que miden la temperatura de las nubes, corrientes marinas, vientos, etc.
Sistema Activo de Energía Reflejada En este sistema el sensor tiene su propia fuente de energía, generalmente se trata de una antena radar que emite energía en el rango de las microondas hacia la superficie terrestre y mide la proporción de la energía REFLEJADA por el objeto. Debido a características particulares de este tipo de ondas, estos sistemas poseen la ventaja de poder realizar mediciones en horarios nocturnos (debido a que no necesitan de la luz solar), o con cobertura nubosa (la onda es capaz de penetrar las nubes sin ser interferida). Estos sistemas se denominan “radar” y tienen mayor aplicación en países o regiones con una alta frecuencia de días nublados o para estudios oceanográficos. Clasificación de Sensores según la Forma en que es Registrada la Información Sensores Fotográficos: La información captada en registrada en una emulsión fotográfica al ser recibida (ej.: fotografía aérea pancromática, satélites fotográficos de baja altura). Sensores Digitales (o no fotográficos): La información captada es registrada en formato digital (RASTER o matricial), y almacenada en cintas o discos magnéticos. Luego esa información es transmitida a la Tierra (Estaciones Terrenas) por medio de ondas de radio o microondas.
Propiedades Comunes a todos los Sistemas de Sensores características propias del sensor y del vehículo que lo transporta)
Remotos
(incluyen
Resolución Espacial Es el mínimo tamaño del pixel. Constituye la menor dimensión que el sensor es capaz de
individualizar en la superficie terrestre. Esta propiedad, a su vez, está íntimamente relacionada con la dimensión terrestre del ancho de faja barrido por el sensor. En la siguiente figura se puede observar la diferencia entre una imagen proveniente de un sensor con una resolución espacial de 1.000 m y otra de 30 m de tamaño de pixel, en cuanto al detalle de los elementos que se pueden observar y a la superficie abarcada por cada una de ellas:
Resolución Radiométrica Es la sensibilidad del sensor para cuantificar la información que recibe. También se la identifica con la cantidad de tonos de grises que el sensor es capaz de captar. La mayoría de los 8 sensores tienen una resolución radiométrica de 256 niveles de grises u 8 bits. (2 = 256). Es decir que la respuesta será cuantificada entre 0 (negro: ausencia de respuesta o de energía recibida) a 255 (blanco: máxima respuesta o energía recibida):
Resolución Espectral Es la cantidad de bandas del espectro en las que el sensor es capaz de obtener información. Esto se logra con sensores independientes para cada banda o con filtros que dejan pasar solo la información de bandas predeterminadas. Estos filtros son los encargados de descomponer la radiación policromática que llega al sensor en ondas monocromáticas, es decir que poseen características longitud de onda y frecuencia de similar magnitud, a los fines de poder aprovechas sus características distintivas para aplicaciones diversas. A continuación se muestra un diagrama con el espectro electromagnético y los sectores del mismo en donde algunos sensores remotos registran información:
Resolución Temporal Es el tiempo que media entre dos pasadas sucesivas del satélite sobre un punto de la superficie terrestre, en similares condiciones geométricas de toma de la imagen. También se conoce como Re-visita o Periodicidad.
GEOMATICA Geomática como termino, fue acuñado en Francia por el fotogrametrista B. Dubuisson, quien lo uso por primera vez en 1975 (como géomatique). Este término fue incorporado en un contexto académico por la Universidad de Laval (Canadá), de donde se derivó como traducción el término ingles geomatics. Se destaco en algún momento (según expertos canadienses) que la palabra francesa da la impresión de nombrar una disciplina “que combina geometría o geografía con informática”. Objetivamente el término está siendo utilizado en Canadá, Estados Unidos, Inglaterra, Sudáfrica y Australia como sustituto de surveying o surveying and mapping. Y en países de idioma castellano como México, España, Chile, Uruguay, etc., el término traducido al español (Geomática) en sustitución a disciplinas tales como Topografía o Agrimensura. Sin embargo, en Hong Kong y Holanda se ha aplicado una ligera variante mediante el uso del término Geoinformática (geoinformatics). Merito de la primera definición formal, la logro el Instituto Canadiense de Geomática, quien adoptó en 1992 a esta disciplina como: “...campo de actividades, en el que, usando una aproximación sistemática, se integran todos los medios usados para adquirir y manipular datos espaciales requeridos como parte de operaciones científicas, administrativas, legales y técnicas involucradas en el proceso de producción y manipulación de información espacial.”
Esta disciplina, cuyo origen se encuentra en la unión de Ciencias de la Tierra y de la Informática, consiste en una integración de datos, métodos y tecnologías para estudios del espacio geográfico. Incluye levantamiento o adquisición de datos; su revisión, validación, corrección y posicionamiento en el territorio; su almacenamiento e integración con otros datos e información; su análisis, síntesis, modelado y simulación; y finalmente como resultado, la representación y distribución de información digital geográficamente referenciada. Su campo de acción abarca a aquellos profesionales que toman decisiones relativas al territorio, a científicos
que
producen
conocimiento
y
a
la
sociedad
en
general.
El tratamiento espacial de la información digital que permite la Geomática resulta ser una importante herramienta que evidencia un surgimiento de nuevas formas de investigación, dando énfasis al estudio interdisciplinario del espacio geográfico y utilizando tanto tecnologías computacionales como redes de comunicación, facilitan una visión digital del mundo y el acceso e integración de la información evitando la repetición de esfuerzos que habitualmente ocurren
en
su
producción.
Si bien la Geomática nace asociada a las Ciencias de la Tierra, la información digital geográficamente referenciada y los conceptos técnico-metodológicos desarrollados para su creación y tratamiento, trascienden estas disciplinas y se utilizan por otras, cuyos intereses incluyen el ser humano, el ordenamiento territorial, el ambiente y los recursos naturales, entre otros.
