ACV Tema 4 Teledetecció (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Anàlisi i Cartografia de la vegetació
Año del apunte 2014
Páginas 5
Fecha de subida 02/02/2015
Descargas 25
Subido por

Descripción

Apunts amb el professor Miquel Ninyerola, al curs 2013/14

Vista previa del texto

Anàlisi i Cartografia Vegetal 2n Biologia UAB 4.-TELEDETECCIÓ Definició de teledetecció: ciència que estudia (mesura, analitza i identifica) les característiques dels objectes sense tenir un contacte directe amb ells. Pot fer-se emprant satèlits o fotografies aèries, i es fa duent a terme una sèrie de processos que permeten obtenir una imatge des de l’aire o des de l’espai, i posterior tractament de les imatges per a una determinada aplicació.
Avantatges que proporciona la teledetecció ● Cobertura global i periòdica (repetitiva) de la Terra ● Obtenció d’imatges de zones poc accessibles ● Homogeneitat de l’observació ● Bona captura de la geometria dels objectes ● Informació de regions no visibles a l’espectre electromagnètic ● Format ràster de les imatges que permet un tractament Desavantatges de la teledetecció ● Elevat cost dels programes d’investigació ● Tractment molt especialitzat de les imatges ● Limitacions en la discriminació d’objectes Les dues grans maneres de fer teledetecció és a travès de la ortofotografia i dels satèlits.
Aplicacions 1.- Classificació ● Mapes de cobertures i usos del sòl (gestió del territori) ● Mapes de vegetació 2.- Anàlisi temporal ● Detecció de canvis 8climàtics, usos del sòl, recuperació post-incendi…) 3.- Mesures físiques ● Qualitat de l’aigua (per a la pesca) ● Temperatura de la superfície marina o terrestre ● estudi de l’atmosfera (meteorologia) ● Relleu (Models Digitals d’Elevacions) Anàlisi i Cartografia Vegetal 2n Biologia UAB 4.- Identificació / anàlisi visual ● Seguiment de glaceres (recursos hídrics) ● Desastres (incendis, innundacions, huracans, volcans, etc) ● Estructures Tipus de plataformes més importants Geostacionàries: Estan a molta altitud, sempre en la mateixa posició respecte a la Terra. Cobreixen una gran àrea i això els proporciona una alta resolució temporal.
Satèlits meteorològics o de comunicacions.
Heliosincròniques: orbiten sobre zones polars i de menor altitud. tenen una resolució espacial més grans que els satelits geoestacionaris, però menys resolució temporal. El seu objectiu és observar diferents zones de la Terra tot mantenint condicions d’observació constants pel que fa a l’angle d’incidència dels raigs solars, és a dir, passen pel mateix lloc sempre a la mateixa hora.
Tipus de sensors Passius: es limiten a recollir l’energia electromagnètica provinent de les cobertes terrestres, reflectida pels raigs solars o emesa per la seva pròpia temperatura (LANDSAT) Actius: el satèlit emet una radiació electromagnètica que és reflectida per les cobertes terrestres i recollida pel sensor (LIDAR, RADAR, etc).
LIDAR: Light Detection And Ranging. És un sistema d’escànning aeri amb alta precissió del relleu que mesura el relleu directament. Porta incoporat un GPS que s’utilitza per localitzar la plataforma amb molta precissió. És utilitzat majoritàriament per estudis de vegetació (alçada dels arbres, estructura de les capçades, etc.) Característiques dels sensors Definim la resolució com a capacitat global per discrimar informació amb detall. N’existeixen de diferents tipus: resolució espacial, temporal (periodicitat de cobertura), espectral (sensibilitat a diferents regions de l’espectre electromagnètic, com el nombre i amplada de les bandes, que serviran per fer un anàlisi multiespectral), o la resolució radiomètrica (relació de nivells per bits).
Anàlisi i Cartografia Vegetal 2n Biologia UAB El LANDSAT és un satèlit molt important. Fa una òrbita helisincrònica 4, 5, 6. Cobreix des d’una altitud de 705km amb un grau d’inclinació del 98º, passa per l’equador a les 09:39 cada 7 dies i el seu swath és de 178km. Porta incorporat dos sensors: l’MMS (multispectral scanner) i TM (thematic mapper). El TM porta 7 canals, cadascun per cobrir una longitud d’ona diferent, que sempre es troben entre 1μm i -1μm.
Existeixen altres tipus de sensors passius, depenent de quin grau de resolució es vulgui obtenir.
Per exemple: el METEOSAT té una resolució temporal obtinguda per passar cada 30 minuts, el NOAA cada 12 hores, el LANDSAT cada 16 dies, o el MODIS cada dia. Per millorar més o menys la resolució espectral es pot posar un nombre major o menor de canals: el LANDSAT en porta 7, el SPOT porta 3+1, i l’HIRIS en canvi en porta 196. Per últim,el LANDSAT MSS cobreix un resolució espacial de 80m, el LANDSAT TM de 30m, l’SPOT cobreix 5m en blanc i negre, etc.
Principis físics del procès de teledetecció: els sensors recullen longituds d’ones que es troben dins un espectre electromagnètic concret, per tant el satèlit presenta una absorció selectiva dels raigs solars.
Imatges satelitals: les dades digitals obtingudes són matrius ràsters de numeros digitals (DN).
Cada DN obtingut correspondrà a una cel·la del mapa, que normalment tenen valors de 1byte/píxel).Cada canal o regió espectral presentarà una matriu ràster o banda.
Definim com a signatura espectral el conjunt d’observacions i mesures per elaborar un patró de resposta espectral d’un determinat objecte. Per exemple la reflectància de les fulles està influenciada per una sèrie de factors. és a dir, els pigments foliars que absorbeixen la clorofil·la fan que sigui captat pel canal de llum “visible”. La estructura cel·lular de les fulles fan que es reculli la reflactància pel canal dels infrarrojos, etc.
Així, podem definir la signatura espectral com a factors que modifiquen la relfectància de la vegetació. En el cas de les fulles aquests factors seran la humitat de les fulles, l’estructura cel·lular o els pigments. En el cas de la reflactància de la caçada de la vegetació, els factors que la modifiquin seran la proporció fulles/lignina/sòl, la geometria de les fulles o l’angle d’incidència de la radiació aproximadament.
Anàlisi i Cartografia Vegetal 2n Biologia UAB Els diferents tipus de plantes tenen diferents graus en aquests factors (una planta no té igual humitat en les fulles que altre, per exemple). Això pot ser utilitzat per descubrir l’estat en què es troba la vegetació estudiada: podem esbrinar si hi ha hagut alguna catàstrofe, també es pot tenir en compte la època de l’any en que s’ha recollit la informació, també varia depenent dels minerals que hi hagi a la superfícia de la Terra a la zona estudiada.
El processament d’imatges satel·litals segueix una sèrie de passos: ● Captura de dades ● Correccions radiomètriques i geomètriques ● Transformacions (contrast) ● Objectiu: modelització espacial, classificació (generació de mapes temàtics), anàlisi visual.
● Sortida (SIG, internet, paper…) Les imatges satel·litals poden observar-se en dos tipus de composicions de color: color real o flas color. escollirem la composició en funció dels objectes que volguem discriminar visualment.
La composició en color real és la dels canals RGB (3,2,1) i la de fals color és la dels canals 5,4,3 (infrarroig mitjà, infrarroig proper, vermell).
La fotografia aèria pot fer-se seguint un sistema analògic tradicional, o amb un sistema digital com el LIDAR o una càmara digital. Els avions poden portar càmeres analògiques odigitals.
Podem fer un anàlisi visual (google maps, MDT). La única manera de generar mapes és interpretant-la nosaltres, cosa que amb teledetecció no cal perquè ja està numeritzat i s’arriba a una porfunditat més alta, tot i ser un procès més lent.
Anàlisi i Cartografia Vegetal 2n Biologia UAB El Nadir es el punt més alt si tracem una perpendicular exacta, i per tant la zona on l’angle és exactament 90º i la distorsió es 0. Com més allunyat estigui un punt d’aquest, més distorsió hi haurà. La correcció que es fa s’anomena ortorrectificació, que és un tipus de correcció geomètrica (on es corregeixen les coordenades, no com a la correcció radiomètrica, on es corregeixen la posició i radiació solars). En la ortorrectificació es passa de la projecció cònica de la càmera a una projecció ortogonal projectant la imatge sobre un pla i es redueixen els efectes de la perspectiva i l relleu. Es fan coincidir els punts distorsionats amb coordenades del mapa ja conegudes amb una seguretat molt alta. Aquests punts coneguts s’anomenen GCP (Ground Control Points). Com menys resolució hi hagi, més costa trobar el GCP exactament perquè el píxel serà més gran.
...