Principios Básicos de Teledetección

(Esta página ha sido adaptada y traducida, con autorización, del libro de Paul Bolstad “GIS Fundamentals” 6ta edición)

Las formas más comunes de teledetección se basan en energía electromagnética reflejada. Cuando la energía (luz) del sol u otra fuente golpea un objeto, se refleja una parte de la energía. Los diferentes materiales reflejan diferentes cantidades de energía entrante, y esta reflectancia diferencial le da a los objetos apariencias distinta. Usamos estas diferencias para distinguir entre los differentes objetos.

proceso de teledetección
Proceso de teledetección.
Fuente Natural Resources Canada

La luz del Sol es la principal forma de energía usada en teledetección para observación de la Tierra. La energía de la luz se caracteriza por su longitud de onda. Cada “color” de luz tiene una longitud de onda distintiva, por ejemplo, percibimos luz con longitudes de onda entre 0.4 y 0.5 micrómetros (µm) como azul. La luz emitida por el Sol se compone de varias longitudes de onda diferentes, y el rango completo de longitudes de onda se llama espectro electromagnético.

Espectro electromagnético

espectro electromagnético
espectro electromagnético

Nuestros ojos perciben la luz en la porción visible del espectro, entre 0.4 y 0.7 µm. Existen tres colores básico: azul, de aproximadamente 0.4 a 0.5 µm, verde de 0.5 a 0.6 µm y rojo de 0.6 a 0.7 µm. Otros colores son producidos como mezclas de los tres colores básicos en diferentes niveles de brillo. Por ejemplo, una mezcla igual de luz azul, verde y roja a alta intensidad se percibe como luz “blanca”. Esta misma mezcla pero a intensidades más bajas produce varios tonos de gris. Otro color se produce con otras mezclas; por ejemplo, partes iguales de luz roja y verde se perciben como amarillas. La combinación específica de longitudes de onda y sus intensidades relativas producen todos los colores visibles para el ojo humano.

La energía electromagnética que golpea un objeto se refleja, absorbe o transmite. La mayoría de los objetos sólidos absorben o reflejan la energía electromagnética incidente y no transmiten ninguno. El agua líquida y los gases atmosféricos son los materiales naturales más comunes que transmiten energía luminosa, además de absorberla y reflejarla.

interaccion luz incidente con hojas
Interacción de la luz con objetos. La luz incidente (I) puede ser reflejada (R), absorbida (A) o transmida (T)
Fuente Natural Resources Canada

Los objetos naturales parecen ser del color de la luz que más reflejan; por ejemplo, las hojas verdes absorben más luz roja y azul y reflejan más luz verde. Nuestros ojos perciben estas diferencias en las propiedades de reflectancia en un rango de longitudes de onda para distinguir entre los objetos. Si bien percibimos diferencias en las longitudes de onda visibles, estas diferencias también se extienden a otras partes del espectro electromagnético que no podemos percibir. Por ejemplo, las hojas individuales de muchas especies de plantas parecen tener el mismo tono de verde; sin embargo, algunas reflejan mucha más energía en la porción infrarroja del espectro y, por lo tanto, parecen tener un “color” diferente cuando se ven en longitudes de onda infrarrojas.

Sensores remotos pasivos

Sensor remoto pasivo
Sensor remoto activo (produce su propia energía)
Fuente: EarthData NASA

La mayoría de los sistemas de teledetección son pasivos, ya que utilizan la energía generada por el sol y reflejada por los objetos objetivo. Las imágenes aéreas y la mayoría de los datos satelitales se recopilan mediante sistemas pasivos. Las imágenes de estos sistemas pasivos pueden verse afectadas por las condiciones atmosféricas de múltiples maneras.

Muchos de los sistemas pasivos no son útiles durante los períodos nublados o extremadamente nebulosos porque casi toda la energía se dispersa y ninguna energía directamente reflejada puede llegar al sensor. La mayoría de los sistemas pasivos dependen de la energía del sol, por lo que tienen un uso limitado por la noche.

Sensores remotos activos

Sensor remoto activo
Sensor remoto activo (produce su propia energía)
Fuente: EarthData NASA

Los sistemas activos son una alternativa para recopilar datos de detección remota en condiciones nubladas o nocturnas. Los sistemas activos generan una señal de energía y detectan la energía devuelta. Las diferencias en la cantidad y dirección de la energía devuelta se utilizan para identificar el tipo y las propiedades de las características en una imagen. El radar (detección y alcance de radio) es el sistema de detección remota activa más común, mientras que el uso de sistemas LiDAR está aumentando. El radar enfoca un haz de energía a través de una antena y luego registra la energía reflejada. Estas señales son barridas a través del paisaje, y los retornos se ensamblan para producir una imagen de radar. Debido a que un sistema de radar dado generalmente está restringido a una longitud de onda, las imágenes de radar suelen ser monocromáticas (en tonos de gris). Estas imágenes pueden recogerse de día o de noche, y la mayoría de los sistemas de radar penetran las nubes porque el vapor de agua no absorbe las longitudes de onda de radar relativamente largas.

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