Satélite SAC-C, primer satélite argentino de observación de la Tierra.
Satélite SAC-C, primer satélite argentino de observación de la Tierra.
Desde algunos satélites que orbitan alrededor de la Tierra se toman imágenes de la superficie terrestre. Las imágenes satelitarias son uno de los productos que resultan del empleo de sensores remotos; proveen información a distancia, adecuada para analizar aspectos relativos a la superficie terrestre: por ejemplo, son muy útiles para estudiar fenómenos tales como la contaminación de los mares, las inundaciones y la expansión de la trama urbana, entre otros.
Para leer e interpretar imágenes satelitarias es necesario conocer algunos de sus elementos específicos.
La teleobservación (o sistema de adquisición de datos a distancia) permite individualizar elementos de la superficie terrestre. Para ello se utilizan sensores remotos que captan la energía electromagnética emitida y reflejada por los distintos componentes de la superficie terrestre (cursos de agua, infraestructura, etc.) y que la retransmiten en forma digital a las estaciones receptoras.
Así cuenta Chuvieco, un especialista en el tema, cómo se obtienen las imágenes satelitarias. Reproducimos un fragmento adaptado de su libro Fundamentos de teledetección espacial (Madrid, Rialp, 1996).
«Nuestros sentidos perciben un objeto solo cuando pueden descifrar la información que este les envía. Por ejemplo, somos capaces de ver un árbol porque nuestros ojos reciben y traducen convenientemente una energía luminosa procedente del mismo. Esa señal, además, no es originada por el árbol, sino por un foco energético exterior que lo ilumina. De ahí que no seamos capaces de percibir ese árbol en plena oscuridad.
"Este sencillo ejemplo nos sirve para introducir los tres principales elementos de cualquier sistema de teledetección: sensor (nuestro ojo), objeto observado (árbol) y flujo energético que permite poner a ambos en relación. En el caso del ojo, ese flujo procede del objeto por reflexión de la luz solar. Podría también tratarse de un tipo de energía emitida por el propio objeto, o incluso por el sensor. Estas son, precisamente, las tres formas de adquirir información a partir de un sensor remoto: por reflexión, por emisión y por emisión-reflexión.
"La primera de ellas es la forma más importante de teledetección, pues se deriva directamente de la luz solar. El sol ilumina la superficie terrestre, que refleja esa energía en función del tipo de cubierta presente sobre ella. Ese flujo reflejado se recoge por el sensor, que lo transmite posteriormente a las estaciones receptoras.
"De igual forma, la observación remota puede basarse en la energía emitida por las propias cubiertas (géiseres, volcanes, aguas termales), o en la que podríamos enviar desde un sensor que fuera capaz, tanto de generar su propio flujo energético, como de recoger posteriormente su reflexión sobre la superficie terrestre.
"En cualquiera de estos casos, el flujo energético entre la cubierta terrestre y el sensor constituye una forma de radiación electromagnética (la radiación es una forma de transmisión de la energía junto con la convección y la conducción).
"La energía electromagnética se transmite de un lugar a otro siguiendo un modelo armónico y continuo, a la velocidad de la luz y conteniendo dos campos de fuerzas ortogonales entre sí: eléctrico y magnético.
"Las características de este flujo energético pueden describirse por dos elementos: longitud de onda (l) y frecuencia (F). La primera hace referencia a la distancia entre dos picos sucesivos de una onda, mientras que la frecuencia designa el número de ciclos pasando por un punto fijo en una unidad de tiempo.
"Podemos definir cualquier tipo de energía radiante en función de su longitud de onda o frecuencia. Aunque la sucesión de valores de longitud de onda es continua, suele establecerse una serie de bandas en donde la radiación electromagnética manifiesta un comportamiento similar. La organización de estas bandas de longitudes de onda o frecuencia se denomina espectro electromagnético . Comprende desde las longitudes de onda más cortas (rayos gamma, rayos X) hasta las kilométricas (telecomunicaciones).
"Desde el punto de vista de la teledetección, conviene destacar una serie de bandas espectrales, que son las más frecuentemente empleadas con la tecnología actual:
"Espectro visible (0.4 a 0.7 micrones). Se denomina así por tratarse de la única radiación electromagnética que pueden percibir nuestros ojos, coincidiendo con las longitudes de onda en donde es máxima la radiación solar.
"Infrarrojo cercano o próximo (0.7 a 1.3 micrones). A veces se denomina también infrarrojo reflejado o fotográfico, puesto que parte de él puede detectarse a partir de filmes dotados de emulsiones especiales. Resulta de especial importancia por su capacidad para discriminar masas vegetales y concentraciones de humedad.
"Infrarrojo medio (1.3 a 8 micrones), en donde se entremezclan los procesos de reflexión de la luz solar y de emisión de la superficie terrestre. Resulta idóneo para estimar contenido de humedad en la vegetación y detección de focos de alta temperatura.
"Infrarrojo lejano o térmico (8 a 14 micrones), que incluye la porción emisiva del espectro terrestre, en donde se detecta el calor proveniente de la mayor parte de las cubiertas terrestres».
Los satélites comercialmente más difundidos son los de la serie Landsat (EE.UU.) y el Spot (CEE). Brindan información sobre el medio ambiente y los recursos naturales y sobre el medio construido. Existen satélites de recursos naturales lanzados por India, Rusia, Canadá y la Argentina, entre otros.
Las imágenes satelitarias se utilizan, entre otros fines, para estudio de inundaciones, diseño del drenaje hídrico superficial de una región, estimación de la productividad primaria de mares y océanos, estudio de la contaminación, detección de cardúmenes, reconocimiento de tormentas y de cuencas sedimentarias petroleras y gasíferas, estimación de áreas sembradas según los distintos cultivos, mapeo de áreas agrícolas irrigadas, estimación de erosión hídrica, inventario de bosques, delimitación de áreas urbanas, uso y clasificación del suelo urbano, expansión urbana en el uso de la tierra urbana-periurbana, e identificación de asentamientos urbanos.
Los satélites Landsat (EE.UU.) se mueven en sentido norte-sur pasando muy cerca de los polos; cruzan la Tierra con una trayectoria que semeja los gajos de una naranja. Se encuentran a una altura de 700 km sobre la superficie terrestre, toman datos de la misma escena cada 16 días y llevan a bordo dos tipos de sensores: MSS y TM.
El barredor multiespectral o Multi Spectral Scanner (MSS) recopila datos de la superficie terrestre en varias bandas espectrales, con una resolución espacial de 80 metros aproximadamente.
| Banda | Longitud de onda (en micrones) | Porción del espectro electromagnético | Aplicaciones |
| 4 | 0.5 a 0.6 | Verde | Penetración en el agua, turbidez, nieve, sedimentación en la misma, infraestructura urbana y cuerpos de agua. |
| 5 | 0.6 a 0.7 | Rojo | Estudios urbanos, infraestructura caminera y cuerpos de agua. |
| 6 | 0.7 a 0.8 | Infrarrojo | Vegetación, redes de drenaje. |
| 7 | 0.8 a 1.1 | Infrarrojo | Estudios de vegetación, suelos, humedad, contacto entre tierra y agua. |
El mapeador temático (TM) de los satélites Landsat provee información de
la superficie terrestre en las siguientes amplitudes de onda del espectro
electromagnético.
| Bandas | Longitud de onda (en micrones) | Resolución espacial (en metros) | Aplicaciones |
| 1 | 0.45 a 0.52 | 30 | Penetración en cuerpos de agua. Costas. Contacto entre suelo y vegetación. |
| 2 | 0.52 a 0.6 | 30 | Vegetación |
| 3 | 0.6 a 0.69 | 30 | Vegetación |
| 4 | 0.76 a 0.9 | 30 | Biomasa. Delimitación de cuerpos de agua. |
| 5 | 1.55 a 1.75 | 30 | Contenido de humedad |
| 6 | 10.4 a 12.5 | 120 | Mapeo térmico |
| 7 | 2.08 a 2.35 | 30 | Geología |
El satélite Spot (CEE) tiene a bordo el sensor ARV (Alta Resolución Visible) que tiene dos modos de funcionamiento en el espectro visible e infrarrojo cercano:
| Características del instrumento | Modo multibanda | Modo pancromático |
| Bandas espectrales | 0.50 a 0.59 micrones 0.61 a 0.68 micrones 0.79 a 0.89 micrones |
0.51 a 0.78 micrones |
| Dimensión del píxel | 20 x 20 metros | 10 x 10 metros |
Para identificar claramente las imágenes satelitarias que representan la superficie terrestre, cada sensor tiene un sistema de cuadrículas denominado de órbitas y cuadros. El número de órbita corresponde a cada una de las líneas norte-sur que cruzan la Tierra de polo a polo, y que atraviesan la mitad de la escena captada por el sensor; sigue un orden ascendente en sentido este-oeste. El cuadro corresponde al paralelo que cruza el medio de la escena captada por el sensor; aumenta la numeración en sentido norte-sur.
A continuación esquematizamos el sistema de numeración de imágenes satelitarias utilizado por los satélites de la serie Landsat.
En las imágenes satelitarias se especifican los datos referidos a las coordenadas del centro de la imagen, fecha de procesamiento digital, fecha y hora de toma de la imagen y tipo de sensor utilizado.
Por ejemplo, los datos que identifican la imagen de Buenos Aires, que forma parte del mosaico presentado en este trabajo, son número de órbita 225 y número de cuadro 084. Además, quedan asentados la fecha de registro, la estación receptora, el porcentaje de nubes de cada cuadrante de la imagen:
También se especifican las coordenadas geográficas en latitud y longitud de las cuatro esquinas de la imagen:
La interpretación del conjunto de estos datos es fundamental para iniciar el análisis de cualquier imagen satelitaria.
La interpretación de imágenes se realiza mediante un conjunto de técnicas destinadas a detectar, delinear e identificar objetos y/o fenómenos en una imagen e interpretar su significado.
Las principales características que resultan observables en las imágenes son: la forma, el tamaño, el tono, el color, la sombra, la forma en que los objetos se distribuyen sobre la superficie terrestre y la manera en que dichos objetos se agrupan.
Además, estas técnicas permiten realizar diversos análisis: por ejemplo, se puede rastrear el comportamiento de un río a lo largo del tiempo; también se puede estudiar cómo evolucionan los cultivos en distintas zonas en una misma fecha o, también, cómo se comporta un derrame de petróleo en un océano en diferentes fechas.
Para facilitar la interpretación, algunas imágenes satelitarias se hacen en color. Las imágenes color son el resultado de trabajos especiales de laboratorio que permiten obtener imágenes con tonalidades diferentes. Dado que el color natural ofrece poco contraste (presenta, por ejemplo, tonos verde oscuro para la vegetación y pardos para zonas urbanas), se utiliza el falso color compuesto (la cobertura vegetal, por ejemplo, aparece en tonos rojos o pardos).
El falso color compuesto permite visualizar e identificar diferentes objetos. Les presentamos una síntesis de cómo se ven algunos elementos en las imágenes en falso color compuesto.
| Objeto | Imágenes en falso color compuesto estándar |
| Vegetación sana | Rojo oscuro |
| Vegetación con estrés | Naranja/Rosado |
| Agua con sedimentos en suspensión | Celeste |
| Sombras | Negro |
| Nieve/Nubes/Salinas | Blanco |
| Agua pura sin sedimentos en suspensión | Azul oscuro/Negro |
| Áreas urbanas | Celeste |
| Suelo desnudo | Azul |
Para «leer» una imagen satelitaria sugerimos seguir los siguientes pasos.
A partir de estos elementos se pueden leer e interpretar imágenes satelitarias.
Esta actividad consiste en analizar e interpretar una imagen satelitaria correspondiente al partido de San Isidro (Buenos Aires).
Fuente: IGM, Atlas geográfico de la República Argentina, Buenos Aires, Instituto Geográfico Militar, 1998.
Para leer y analizar la imagen satelitaria, recuerden las sugerencias
sobre cómo mirar una imagen satelitaria .
La lectura y la interpretación de la imagen se hará a partir de un croquis
elaborado por ustedes. Para ello, coloquen papel acetato o de calcar sobre
la imagen, y con los marcadores apropiados realicen las siguientes
actividades.
Para hacer esta actividad se recomienda que busquen información adicional en publicaciones especializadas (libros, revistas, enciclopedias, etc.) y recurran al docente para obtener más datos e interpretarlos.
Las aplicaciones de este procedimiento pueden ser utilizadas para la enseñanza de los siguientes Contenidos Básicos Comunes (Ministerio de Educación, República Argentina) del Tercer Ciclo de la EGB y del nivel Polimodal de ciencias sociales: selección y recolección de información sobre el espacio geográfico con material cartográfico específico; análisis, comparación y vinculación de la información obtenida sobre los espacios geográficos a través de diferentes registros (imágenes satelitarias, fotografías aéreas, cartas topográficas); construcción de planos y mapas a partir de informaciones obtenidas por distintos medios, incluyendo aplicaciones informáticas.
El análisis visual de imágenes satelitarias requiere de dos clases.
Los alumnos realizarán, en forma individual, el croquis y el informe. El docente evaluará los trabajos teniendo en cuenta la capacidad de observación, de representación y de análisis demostrados en ambos.
Longitud de onda: es la distancia entre dos picos sucesivos de una onda.
Resolución espacial: es la superficie mínima de la escena terrestre que puede ser captada por un sensor.