Firmas Espectrales

        PERCEPCIÓN REMOTA

Firmas Espectrales

Santiago David Gomez Calderon

Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá

Facultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola

Bogotá D.C.

2022

Tabla de contenido

1. Introducción3

2. Objetivos4

2.1. General4

2.2. Específicos4

3. Marco teórico5

3.1. Espectro electromagnético5

3.2. Firma espectral5

3.3. Cobertura terrestre5

3.4. Banda espectral5

4. Procedimiento6

5. Niveles digitales7

6. Firmas espectrales9

6.1. Firma espectral de la vegetación10

6.2. Firma espectral de cultivos10

6.3. Firma espectral del asfalto11

6.4. Firma espectral del agua11

6.5. Firma espectral de construcciones12

6.6. Firma espectral de todas las coberturas12

6.7. Firmas espectrales teóricas13

7. Análisis de resultados14

8. Conclusiones15

9. Bibliografía16

1. Introducción

Con el paso del tiempo y los avances tecnológicos, el ser humano ha logrado agilizar y automatizar procesos que eran difíciles de realizar o que nunca se consideraron concebibles en el pasado debido a las grandes limitaciones físicas y mentales del hombre. Algunas de estas limitaciones es la capacidad de percepción visual que solo nos permite apreciar un determinado tipo de energía (espectro visible) dentro del espectro electromagnético y nuestro campo de visión que solo nos permite tener una perspectiva oblicua y de un muy pequeño radio de acción de nuestro entorno; lo que dificulta captar información relevante de la superficie terrestre para que esta pueda ser aprovechada posteriormente.

Para superar estas limitaciones surge la Percepción Remota que permite recolectar información de la superficie terrestre mediante sensores artificiales instalados en diferentes plataformas como aviones y satélites ubicados en diferentes altitudes. Estos dispositivos son capaces de medir una gran variedad de radiaciones dentro del espectro electromagnético además de generar imágenes satelitales desde una perspectiva vertical y panorámica.

Con base en lo anterior se lleva a cabo la práctica de percepción remota en donde son analizadas mediante el software IDRISI una serie de imágenes satelitales Landsat de Bogotá puestas a disposición por la profesora Rose Marie Aldana Boutin con el fin de medir los niveles digitales de cada imagen y las firmas espectrales de cada una de las coberturas observadas. Por otro lado, el presente informe tiene como objeto dar a conocer tanto el trabajo práctico como de oficina que se requirió para completar la práctica; al igual que una serie de tablas y gráficas en el que se detalla toda la información obtenida de IDRISI.

2. Objetivos

2.1. General

Realizar la medición de los perfiles de radiancia emitidos por cinco coberturas terrestres diferentes (vegetación, cultivos, asfalto, agua y construcciones) dentro de una zona delimitada de Bogotá captada gracias a la percepción remota y materializada en imágenes satelitales Landsat.

2.2. Específicos

• Hallar el nivel digital de imagen promedio para cada cobertura terrestre en cada una de las 6 bandas Landsat.
• Identificar para cada cobertura cual es la banda en la que se puede obtener información de manera más eficaz.
• Hacer un contraste entre las firmas espectrales obtenidas y las firmas espectrales teóricas para cada cobertura.

3. Marco teórico

3.1. Espectro electromagnético

Es la distribución de energías de las radiaciones electromagnéticas. Se puede expresar en términos de energía, aunque más comúnmente se hace en términos de longitud de onda y frecuencias de radiaciones. Se extiende desde las radiaciones con menor longitud de onda (los rayos gamma) hasta los de mayor longitud de onda (las ondas de radio).

3.2. Firma espectral        

Es una descripción del grado con el cual la energía es reflejada por diferentes elementos situados en la superficie terrestre en las diferentes regiones del espectro electromagnético. Estas descripciones están directamente familiarizadas con el concepto humado del color ya que el ojo es un sensor multiespectral capaz de captar patrones de respuesta espectral en la porción visible del espectro electromagnético (colores).

3.3. Cobertura Terrestre

Es la descripción del material físico que se observa en la superficie de la Tierra, estas pueden ser superficies construidas, cuerpos de agua, zonas de conservación, suelo de uso recreativo, etc. Es importante para la elaboración de modelos de diferentes estudios que sirven en la toma de decisiones de algún proyecto.

3.4. Bandas espectrales

designa una parte del espectro electromagnético que deja pasar un filtro estándar. están determinadas por su perfil de transmisión, es decir, la fracción de intensidad luminosa transmitida por una longitud de onda dada. El satélite Landsat, tiene un sensor TM que puede captar los datos de siete bandas espectrales diferentes (tres en la región visible y cuatro en la región infrarroja).

4. Procedimiento

• Importar las imágenes satelitales suministradas por la docente a el software IDRISI para hacer un análisis detallado con seis de las siete bandas disponibles en un satélite Landsat.
• Se hace un reconocimiento de las imágenes satelitales y se escogen las coberturas terrestres visibles que van a ser estudiadas (vegetación, cultivos, asfalto, agua y construcciones).
• Identificar el origen de coordenadas de las imágenes satelitales como la esquina superior izquierda.
• Hacer la toma de tres niveles digitales en diferentes logares dentro de una zona delimitada dentro de las imágenes en donde esté contenida cada cobertura en las seis bandas Landsat y promediarlos para obtener un único nivel de imagen por cobertura en cada banda espectral.
• Mostrar de manera gráfica las firmas espectrales de cada cobertura con respecto al nivel digital promedio y la longitud de onda promedio que es capaz de captar cada una de las bandas.

5. Niveles digitales

Para identificar las diferentes coberturas terrestres que se pueden apreciar dentro de las imágenes satelitales Landsat de Bogotá se utilizó Google Earth y se demarco con un color diferente cada cobertura como se muestra en la figura 1. Para la vegetación el color verde, para los cultivos el color naranja, para los cuerpos de agua el color azul, para las vías de asfalto el color rojo y para las construcciones el color morado. Así mismo, en IDRISI se tomaron tres niveles digitales por cada cobertura en las seis bandas para posteriormente promediar y obtener un nivel digital por cobertura. Estos datos fueron recopilados en las tablas 1 y 2.

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