Resolución de un sistema sensor
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Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía resolución lección 7 1 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía sumario z Introducción. z Tipos de resolución. z Resolución espacial. Resolución espectral. Resolución radiométrica. Resolución temporal. Relación entre las distintas resoluciones. 2 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución introducción z Resolución de un sistema: NOAA: valor mínimo determinado para alguna de las variables que definen a una imagen digital. Capacidad para discriminar información de detalle en un objeto. En instrumentos ópticos tradicionales: Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía 9 poder de separación espacial del sistema de lentes. Con sensores orbitales, aparecen nuevas variables además de las planimétricas. 9 Altimetría. 9 Espectralidad. 9 Temporalidad. 3 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía requerimientos z Estudiar pequeñas extensiones en detalle o grandes zonas geográficas. z Identificar las superficies y los fenómenos por su signatura espectral. z Percibir ligerísimos cambios de tonalidad. z Necesitar información con mucha frecuencia. Montaje del explorador ‘Mars Climate’ 4 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución resolución del sistema Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía z Tipos de resolución: Resolución espacial. Resolución espectral. Resolución radiométrica. Resolución temporal. 5 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución resolución espacial Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía z Resolución espacial: Capacidad del sistema para distinguir objetos en la imagen. Esta acepción coincide con su formulación tradicional, tal como se aplica a otros sistemas analógicos. Viene determinada por el tamaño de la celda sobre el terreno (GIFOV). 9 depende del campo de visión instantáneo. 9 depende de la altura de la plataforma. 6 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz 7 resolución campo de visión instantáneo z Campo de visión instantáneo en tierra (Ground Instantaneus Field of View, GIFOV): Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía porción de terreno que sustiende un ángulo sólido igual al IFOV del instrumento. IFOV Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía la resolución espacial 8 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía la resolución espacial z Tamaño de celda en terreno. z Corresponde al tamaño del menor objeto identificable. Imagen IKONOS 9 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía imágenes IKONOS 10 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía imágenes QuickBird 11 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía imágenes QuickBird 12 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía Imágenes QuickBird 13 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía resolución espacial: interpolación 14 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz 15 resolución resolución espacial: interpolación 140 150 115 80 90 Ingeniería Técnica en Topografía 80 Teledetección 60 61 50 20 53 LEYENDA 20 80 100 200 50 20 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución 16 resolución espectral Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía z Resolución espectral: Capacidad del sensor para discriminar la radiancia detectada en distintas longitudes de onda del espectro electromagnético. Banda: 9 z Intervalo de longitudes de onda explorados por el detector en cada canal. La resolución espectral viene determinada por: Número de canales. Anchura de banda de cada canal. Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía resolución espectral z Número de canales. z Ancho de banda. 17 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución 18 Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía situación de los canales de algunos sistemas Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz 19 resolución resolución espectral: interpolación Reflectancia (%) 20 Reflectancia (%) Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía 20 0 0 ,4 0 ,5 0 ,6 0 ,7 λ una banda 0 0 ,4 0 ,5 0 ,6 tres bandas vegetación vigorosa vegetación clorótica 0 ,7 λ Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía resolución espectral: identificación Imagen Hiperespectral Clasificación Hiperespectral 20 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución 21 resolución radiométrica z Resolución radiométrica: Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía capacidad del sensor para discriminar niveles de intensidad de radiancia espectral. z En los sistemas analógicos (fotografía), la resolución radiométrica viene determinada por el número de niveles de gris. z En los sistemas óptico-electrónicos, a cada celda se le asigna un nivel digital (ND) proporcional a la cantidad de energía recibida. Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución 22 Resolución radiométrica Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía z Rango de niveles digitales registrados. (0 − 1− 2 − 3) 22 = 4 M 26 = 64 M (0 − 1 L 63 ) M 28 = 256 M (0 − 1L 255 ) M 210 = 1024 211 = 2048 M (0 − 1L 1023 ) (0 − 1L 2047 ) Imagen de 2 bits Imagen de 8 bits Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución 23 resolución temporal Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía z Resolución temporal: capacidad del sistema para discriminar los cambios temporales sufridos por la superficie en estudio. Hace referencia a la periodicidad con que el sensor puede adquirir una nueva imagen del mismo punto de la superficie terrestre (revisita). La periodicidad de paso por la vertical de un lugar de latitud determinada, solamente depende de dos factores: 9 la altura de la órbita. 9 campo de visión del instrumento. Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución 24 fundamento físico: las leyes de Kepler Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía z Kepler enunció sus tres leyes, con las que se rige el sistema solar, a partir de las cuales Newton desarrolló la ley de la gravitación universal. 1. Todos los planetas describen órbitas elípticas directas, uno de cuyos focos es el Sol. 2. Las velocidad areolar de un planeta es constante. 3. El cuadrado del período de un planeta es proporcional al cubo del semieje mayor de su órbita: T 2 = ka 3 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución equilibrio de la órbita Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía z La estabilidad de la órbita del satélite requiere que la suma de los dos vectore fuerza actuantes sobre el satélite sea nula: fuerza gravitatoria ejercida por la Tierra. fuerza centrífuga originada por el movimiento circular. Mm ⎫ F=K 2 ⎪⎪ r ⎬ 2 v f = m = mω2 r ⎪⎪ r ⎭ 9 9 9 9 9 K es la constante de la gravitación universal. M es la masa de la Tierra. m es la masa la del satélite. v y ϖ son las velocidades lineal y angular del satélite. r el radio de la órbita. 25 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía equilibrio de la órbita Mm 2 = m ω r 2 r Igualando: es decir: r 3 ω2 = KM Y como: 2π ω= T resulta: K r3 = KM 2 T 2 4π T 2 = ka 3 26 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz 27 resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía tipos de órbitas z Geoestacionaria. z Polar. Órbita geoestacionaria Órbita polar Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía resolución temporal 28 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución trazas Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía z Adquisición por franjas... 29 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución trazas Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía z ...hasta completar el globo. 30 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Resolución temporal Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía z Frecuencia de repetición. Secuencia de imágenes Meteosat 31 Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución 32 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución 33 algunas definiciones z Pericentro es el punto de la órbita del satélite más próximo al astro. Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía z z En el caso de satélites artificiales se habla de perigeo. Apogeo es el punto de la órbita del satélite más alejado de la Tierra. Traza es la proyección central de la órbita del satélite sobre la superficie terrestre. Si la órbita es ecuatorial, la traza coincide con el Ecuador. Si es polar, no puede coincidir con un meridiano debido a la rotación terrestre. traza descendente la mitad de la traza de una órbita no ecuatorial cuyas latitudes son descendentes en el hemisferio norte y crecientes en el sur. traza ascendente de un satélite es la que se progresa desde el hemisferio sur hacia el hemisferio norte. Nodos ascendente y descendente son, respectivamente, las intersecciones de las ramas ascendente y descendente de la órbita con el plano ecuatorial. Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz 34 resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía parámetros orbitales z Ascensión recta del nodo ascendente Ω: ángulo medido en el plano ecuatorial entre el equinoccio vernal y el punto en el que el satélite cruza el plano ecuatorial, de Sur a Norte. z Argumento del perigeo ω: ángulo medido en el plano orbital entre el nodo ascendente y el perigeo de la órbita, medido en la dirección del movimiento. z Inclinación de la órbita i: ángulo entre los plano orbital y ecuatorial. Es el menor de los ángulos formados por el eje de rotación terrestre y el vector momento cinético del satélite. Las órbitas se clasifican en: z z ecuatorial directa i = 0º directa 0 < i < 90º polar i = 90º retrógada 90º < i < 180º ecuatorial retrógrada i = 180º Excentricidad e: define la forma de la órbita, siendo: semieje menor de la elipse. Instante de paso por el perigeo τ. e = 2 a 2 − b2 a 2 donde b es Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz 35 resolución parámetros orbitales z S Ingeniería Técnica en Topografía Teledetección h PN nod de s o ce nde nt e ta bi ór S' ν ω O y Ω i E c ua do r γ x P (t = τ ) tr a az nod asc o en d en t e Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz resolución Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía relación entre las distintas resoluciones z Existe un cierto antagonismo entre algunos tipos de resolución. z Es difícil o costoso armonizar los cuatro tipos de resolución. z Debe elegirse el sensor de acuerdo a las características propias del proyecto de teledetección. 36 Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz 37 resolución el futuro Resolución espacial 80 70 Landsat-MSS GIFOV (m) Teledetección Ingeniería Técnica en Topografía 60 50 40 30 Landsat-TM 20 Spot 10 Ikonos QuickBird 0 1970 1980 1990 2000 2010
