Download Resolución de un sistema sensor

Dpto. de Ingeniería Cartográfica
Carlos Pinilla Ruiz
resolución
Teledetección
Ingeniería Técnica en Topografía
resolución
lección 7
1
Dpto. de Ingeniería Cartográfica
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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
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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
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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’
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resolución
resolución del sistema
Teledetección
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z
Tipos de resolución:
™
Resolución espacial.
™
Resolución espectral.
™
Resolución radiométrica.
™
Resolución temporal.
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Dpto. de Ingeniería Cartográfica
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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.
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resolución
campo de visión instantáneo
z
Campo de visión
instantáneo en tierra
(Ground Instantaneus Field
of View, GIFOV):
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™
porción de terreno que
sustiende un ángulo sólido
igual al IFOV del
instrumento.
IFOV
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Teledetección
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la resolución espacial
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Teledetección
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la resolución espacial
z
Tamaño de celda
en terreno.
z
Corresponde al tamaño
del menor objeto
identificable.
Imagen IKONOS
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imágenes IKONOS
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Teledetección
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imágenes QuickBird
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imágenes QuickBird
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Imágenes QuickBird
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resolución
Teledetección
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resolución espacial: interpolación
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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
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resolución espectral
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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.
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resolución espectral
z
Número de canales.
z
Ancho de banda.
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Teledetección
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situación de los canales de algunos sistemas
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resolución
resolución espectral: interpolación
Reflectancia (%)
20
Reflectancia (%)
Teledetección
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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
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resolución
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resolución espectral: identificación
Imagen Hiperespectral
Clasificación Hiperespectral
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resolución radiométrica
z
Resolución radiométrica:
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™
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.
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Resolución radiométrica
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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
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resolución
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resolución temporal
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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.
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fundamento físico: las leyes de Kepler
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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
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equilibrio de la órbita
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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.
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resolución
Teledetección
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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
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resolución
Teledetección
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tipos de órbitas
z
Geoestacionaria.
z
Polar.
Órbita geoestacionaria
Órbita polar
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resolución
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resolución temporal
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resolución
trazas
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z
Adquisición por franjas...
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resolución
trazas
Teledetección
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z
...hasta completar el globo.
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resolución
Resolución temporal
Teledetección
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z
Frecuencia de
repetición.
Secuencia de imágenes Meteosat
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resolución
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resolución
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algunas definiciones
z
Pericentro es el punto de la órbita del satélite más próximo al astro.
™
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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.
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resolución
Teledetección
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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
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parámetros orbitales
z
S
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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
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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.
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Dpto. de Ingeniería Cartográfica
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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