Teledetecció
1988/04/01 Eguiluz Alarcón, Luis | Martinez-Torres, L.M. | Ramon-Lluch, R. Iturria: Elhuyar aldizkaria
Tenint en compte la definició de la teledetecció, s'englobaria dins d'ella una sèrie de tècniques geofísiques: mesuraments sísmics, elèctriques o magnètiques des d'avions, satèl·lits o vaixells. No obstant això, les tècniques geofísiques i la teledetecció són fàcils de distingir si tenim en compte els diferents camps electromagnètics que utilitzen.
Mentre la geofísica utilitza radiacions de menor longitud d'ona (raigs X i gamma) o de major longitud (ones de ràdio) que els ultraviolats, la teledetecció només afecta a les longituds entre ones ultraviolades i microones. Així, la definició de teledetecció es troba limitada en el camp espectral comprès entre 0,25 micres i 9 mm de longitud d'ona (Figura 1).
Radiació electromagnètica
La radiació electromagnètica està formada per dos camps (elèctrics i magnètics), conseqüència de les activitats atòmiques. La interacció entre matèria i ones electromagnètiques produeix noves radiacions. Aquestes reflecteixen les propietats elèctriques i magnètiques de la matèria interposada. La naturalesa i la grandària d'aquestes ones són les assignatures de la teledetecció.
UM = ultraviolada
EI = espectre visible
IG = infraroig
Però des de l'amplària de l'espectre electromagnètic, de moment , la teledetecció només pot utilitzar unes bandes estretes anomenades finestres atmosfèriques.
Aquestes finestres són el resultat de la capacitat d'absorció de les ones electromagnètiques que poden contenir els components de l'atmosfera (figura 2). Reduïdes en aquestes finestres atmosfèriques, la teledetecció analitza l'energia subministrada per l'objecte. La forma d'emissió d'energia pot ser bàsicament de tres tipus: pròpia, reflectida i provocada.
La radioactivitat, especialment els raigs gamma, és una forma d'emissió d'energia pròpia, procedent d'un mateix objecte. La reflexió de la llum és la forma passiva de l'emissió energètica dels objectes.
Les longituds d'ona identificades en l'infraroig són la forma d'emissió de l'energia afectada. Aquesta energia és produïda per l'escalfament, que al seu torn produeix vibracions perceptibles de les molècules.
Elements de la teledetecció
Els quatre components principals que componen la teledetecció són la font d'energia, la unitat d'informació, la plataforma i el sensor (Figura 3).
La font d'energia, en principi, és el sol i es reflecteix en l'objecte d'estudi de l'energia solar, escalfant també l'objecte.
La unitat d'informació pot ser puntual, lineal o superficial. Aquesta última és la més utilitzada.
Tots els objectes que componen la superfície bàsica transmeten radiacions que s'emmagatzemen en una única dada.
La plataforma manté el detector i aquest rep l'energia procedent de la unitat d'informació. Les unitats d'informació més utilitzades són els avions i els satèl·lits.
El sensor és un aparell que capta les radiacions electromagnètiques. Aquests sensors poden ser tant eficients com inerts.
- Els primers emeten energia i quan tornen, si es troben amb l'objecte, la perceben. L'instrument més utilitzat és el radar.
Com les radargrafías d'Euskal Herria no són a les nostres mans, no tindrem en compte aquesta tècnica. - Els segons, els inerts, mesuren la quantitat d'energia que emeten les unitats d'informació. En l'actualitat, els més utilitzats són la màquina de fotos, la càmera de televisió i el scaner (eina d'anàlisi multiespectral).
Màquina de fotos
Va ser l'inici de la teledetecció i continua sent el sensor més utilitzat. Els tres factors més efectius en el desenvolupament de la fotografia són l'objectiu, la grandària del gra de la pel·lícula i el tipus d'emulsió.
A més de ser molt utilitzat entre nosaltres, l'abundant bibliografia sobre aquest tema fa que no puguem ampliar la informació.
Càmera de televisió
L'essència de les càmeres de televisió utilitzades en teledetecció és la mateixa que la de les televisions comercials. Està format per un tub de buit i una pantalla multicircular. Aquest panell corre amb una ziga-zaga ràpida. Depenent de la intensitat d'influència del pinzell sobre les cèl·lules fotosensibles, es produeixen diferents emissions d'ones de llum. El procés de captura d'imatge és el mateix.
Els diferents tipus de tubs estan constituïts per cèl·lules fotoemissives o fotoconductores. Aquestes cèl·lules (ultraviolades, visible i infraroja) poden actuar sobre diferents bandes de l'espectre. Les imatges obtingudes són enviades a la Terra i gravades en vídeo o registrades en la pròpia plataforma.
Posteriorment, les bandes magnètiques es tracten i analitzen. Alguna aplicació d'aquest sensor és molt coneguda entre nosaltres: Imatges enviades pel satèl·lit METEOSAT. Aquest satèl·lit, per la seva òrbita geoestable, té una posició fixa a 36.000 km d'altura sobre la Terra i ofereix imatges constants sobre l'evolució de les masses de núvols.
Scaner o analitzador multiespectral
LANDSAT 4, fet el 21 de juliol de 1983. En aquestes fotos que corresponen al mateix lloc, es distingeixen amb major o menor intensitat els elements propis o artificials de la ciutat de Vitòria-Gasteiz i del seu entorn.
Depenent de la banda o funció introduïda, hi ha elements que se separen més que uns altres o viceversa. Per exemple: geologia, aigües, vegetació, terres, obres públiques, etc. Sense utilitzar el tractament digital, es pot realitzar un estudi bàsic de l'ocupació del sòl, limitant les diferents unitats que componen el sòl, el desenvolupament d'aquestes unitats i la interacció entre elles.
Encara que es tracti de diferents tipus de scaners, descriurem breument els mecanismes que transporten els satèl·lits LANDSAT (realitzats pel MOLL), ja que fins ara la informació que proporcionen aquests vaixells és la més utilitzada i a més han servit per a construir altres satèl·lits per a l'estudi de la Terra.
En resum, el mecanisme del satèl·lit de teledetecció consisteix en uns miralls giratoris, unes òptiques i uns detectors (figura 4).
El mirall analitzador oscil·la al voltant d'un eix paral·lel a la direcció de desplaçament del satèl·lit.
Depenent de la velocitat angular del mirall i de la velocitat del satèl·lit, és possible recollir i analitzar diferents bandes de camp en els sensors; en els satèl·lits Landsat aquesta franja de zones és de 185 km.
Un complex sistema òptic filtra i selecciona l'energia que ataca al mirall. Aquesta energia és enviada per la llista de camps analitzats. Les ones electromagnètiques filtrades en el sistema òptic es recullen en sensors. Per a cada banda de l'espectre s'utilitzen diferents sensors.
Per això, per a l'ultraviolat i l'espectre visible s'utilitzen detectors de silici i per a l'infraroig detectors de mercuri cadmi-tel·luri. Depenent del satèl·lit es transporten 4, 5 o 7 sensors. Aquests detecten longituds d'ona concretes denominades bandes. Les diferents energies que detecta cada sensor en cada banda es converteixen en impulsos elèctrics. Aquestes variacions mesurades en microvoltios s'envien a la Terra per a la seva ampliació i registre.
La unitat d'informació superficial que detecta l'analitzador multiespectral rep el nom de píxel (picture ³). La superfície d'informació sintetitzada en cada píxel és variable en cada satèl·lit: En els satèl·lits Landsat la superfície és de 79 m x 57 m.
Sense tenir en compte cap altre factor, el píxel ens defineix la capacitat de resolució dels scaners, que en Landsat seria de 79 m, és a dir, qualsevol objecte major de 79 m és detectable en la imatge que es produeix.
El recent satèl·lit ESPOT francès, ha limitat la seva capacitat de resolució fins als 30 m. També són coneguts els satèl·lits militars amb una capacitat de resolució molt de menor.
Apps
Són moltes les aplicacions de la teledetecció. A tall d'exemple i tenint en compte únicament el scaner, s'esmenta l'aplicació del sensor TM que transporten LANDSAT 4 i LANDSAT 5. Sense tenir en compte les possibles aplicacions de diferents bandes combinades, l'aplicació més adequada per a cada banda és:
- 1 Banda: Cartografia d'aigües costaneres, diferència entre terra i vegetació, diferenciació de frondoses i fulles de coníferes.
- 2 Banda: Mesures de reflexió en les longituds d'ona del verd i informació sobre l'estat de la salut de la vegetació.
- 3 Banda: Diferenciació entre diferents tipus de plantes basades en l'absorció de clorofil·la.
- 4 Banda: Delimita les masses d'aigua.
- 5 Banda: Separa els núvols de la neu, mesura la humitat i la vegetació de la terra.
- 6 Banda: Banda situada en l'infraroig tèrmic que, obtenint cartografia i imatges termals, informa sobre l'stress de la vegetació i aporta dades d'interès geològic.
- 7 Banda: Separa els tipus de roques i facilita la cartografia hidrotermal.
LANDSAT 4, fet el 21 de juliol de 1983. En aquestes fotos que corresponen al mateix lloc, es distingeixen amb major o menor intensitat els elements propis o artificials de la ciutat de Vitòria-Gasteiz i del seu entorn.
Depenent de la banda o funció introduïda, hi ha elements que se separen més que uns altres o viceversa. Per exemple: geologia, aigües, vegetació, terres, obres públiques, etc. Sense utilitzar el tractament digital, es pot realitzar un estudi bàsic de l'ocupació del sòl, limitant les diferents unitats que componen el sòl, el desenvolupament d'aquestes unitats i la interacció entre elles.
Encara que l'ús individual de les bandes és molt interessant, l'ús de diverses bandes combinades permet diferenciar amb precisió els fenòmens i objectes observats en la imatge.
La inclusió de funcions, matrius i altres operacions matemàtiques en la imatge permet dur a terme programes de millora i/o separació d'unitats d'informació. Lògicament, un píxel que pren informació d'una zona de coníferes tindrà el mateix valor que un píxel d'una altra zona de coníferes similars.
D'aquesta forma es poden anar limitant progressivament els diferents grups de píxels amb les mateixes característiques. Si volem veure els canvis que s'han produït posteriorment, ens limitem a analitzar les variacions de les unitats d'interès que hem limitat.
Un fenomen s'observa de manera lògica, ja que l'energia reflectida per un brot en el mateix substrat no és la mateixa que la reflectida per una vinya madura, i la luminescencia d'un sòl és diferent segons els diferents graus d'humitat.
Avantatges de la teledetecció
Els principals avantatges de la teledetecció són l'augment de la capacitat visual de l'ull humà, l'observació sistemàtica d'objectes des de diferents punts de vista i a diferents escales.
L'ús de sensors permet ampliar la visió de l'ull humà fora de l'espectre de llum o de l'ull. Això afegeix característiques diferencials entre diferents objectes.
Un altre avantatge que ofereix la teledetecció és la possibilitat de veure objectes des de diferents llocs i a diferents escales.
Per tant, en la mateixa imatge es pot veure un país o continent en diferents bandes.
Finalment, el tercer avantatge resideix en la possibilitat d'observar contínuament l'evolució de qualsevol procés. Si l'examen es realitza des de l'avió, el termini de vols consecutius dependrà del fenomen que es vulgui estudiar. Per contra, si l'estudi es realitza des del satèl·lit, per exemple des d'un Landsat, l'interval d'observació és inalterable; és d'uns 16–18 dies.
El major desavantatge de la teledetecció és la climatologia, excepte per als satèl·lits meteorològics. L'obtenció d'imatges de satèl·lit sense núvol és difícil i la realització de dues òrbites consecutives en atmosfera neta només pot produir-se en algun moment. Aquesta condició incideix sobretot en l'estudi a llarg termini, per exemple en l'anàlisi sistemàtica d'una collita.
És clar que la fotografia aèria a curt termini deixarà el seu lloc en la imatge dels satèl·lits i que amb l'ajuda de microordinadors serà possible l'anàlisi d'imatges digitalitzades.
(Traduït per Lorda Lekuona i Elena López Lacalle).
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
