Tema 7. Resolución

Teledetección2º Curso de IT en Topografía

EPS Jaén

1. Concepto de resolución1. Concepto de resolución

2. Resolución espacial

3. Resolución espectral

Tema 7. Resolución

4. Resolución radiométrica

5. Resolución temporal

6. Relación entre resoluciones

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Tema 7. ResoluciónConcepto

Capacidad de un sistema para discriminar información de detalle en un objeto detectado

En los instrumentos ópticos la resolución tiene que ver fundamentalmente con el espacio

Se define así como la mínima distancia de separación entre dos puntos para que aparezcan distintos y separados

En el caso de los sensores óptico-electrónicos el concepto de resolución se amplia a otros aspectos:

Resolución espacialResolución espectralResolución radiométricaResolución temporal

De todas ellas (salvo la espectral y la radiométrica que se sustituyen por la temática) ya se habla en Cartografía

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Tema 7. Resolución

1. Concepto de resolución

2. Resolución espacial

3. Resolución espectral

4. Resolución radiométrica

5. Resolución temporal

6. Relación entre resoluciones

2. Resolución espacial

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Tema 7. ResoluciónResolución espacial

Concepto

La resolución espacial es la capacidad del sistema para discriminar los objetos más pequeños de la imagen

En los sistemas vectoriales se define como la Mínima Unidad Cartografiable (MUC) que depende de la escala (1/e) y de la Mínima Delineación Visible (MDV=círculo de 4 mm2)

MUC = MDV * e

También se habla del límite de percepción visual (0,2 mm) como la distancia mínima entre dos puntos para que aparezcan como separados y distintos

En imágenes analógicas se habla igualmente de esta distancia mínima entre dos puntos que depende de la distancia foca de la cámara, altura de vuelo, tamaño de grano de la película ...

En sistemas raster la resolución tiene que ver con el tamaño de la celdilla o pixel

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Tema 7. ResoluciónResolución espacial

Sistemas O-E

En Teledetección interesa sobre todo el tamaño de la celdilla correspondiente a una parcela de terreno en la realidad

La resolución espacial en sistemas óptico-electrónicos depende de altura orbital, velocidad de exploración y número de detectores

Se conoce Campo Instantáneo de Visión (IFOV) al tamaño de la parcela que se almacena en la imagen como una celdilla. Cada detector recoge la radiancia procedente de cada parcela

Varía entre valores de 10-30 m (hasta de 1 m) y de varios Km

El Campo de Visión (FOV) del sensor corresponde al ángulo de apertura correspondiente a una línea completa de barrido

El tamaño de celdilla en la representación, está condicionado por la resolución del medio de reproducción (impresora o monitor)

Ambos tamaños condicionan la escala de la representaciónE = 1/e= p / IFOV

La resolución espacial influye sobre la información (ND)

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Tema 7. ResoluciónResolución espacial

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Tema 7. Resolución

1. Concepto de resolución

2. Resolución espacial

3. Resolución espectral

4. Resolución radiométrica

5. Resolución temporal

6. Relación entre resoluciones

3. Resolución espectral

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Tema 7. ResoluciónResolución espectral

Concepto

Es la capacidad del sensor para discriminar la radiancia en distintas λ del espectro E-M

No se mide estrictamente radiancia espectral sino el total de la radianciamedida en una banda de λ

De esta forma se define la resolución como el número de bandas que capta el sensor y la anchura de las mismas. La resolución aumenta cuanta más bandas se detecten y más estrechas sean

Los sensores de menor resolución son los fotográficos (1 banda o como mucho 3) y los de radar (monocanal)

En los óptico electrónicos:Multiespectrales: Recogen un número de bandas de entre 3 a 7 (entre visible e infrarrojos)Hiperespectrales: Recogen un número muy elevado de bandas (hasta más de 100) muy finas

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Tema 7. ResoluciónResolución espectral

Concepto

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Tema 7. Resolución

1. Concepto de resolución

2. Resolución espacial

3. Resolución espectral

4. Resolución radiométrica

5. Resolución temporal

6. Relación entre resoluciones

4. Resolución radiométrica

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Tema 7. ResoluciónResolución radiométrica

Concepto

Capacidad del sensor para discriminar entre niveles de radianciaespectral para una determinada banda de λ

En sistemas fotográficos equivale al número de niveles de gris que es capaz de registrar una película

En sensores óptico electrónicos equivale al número de ND que puede adquirir cada pixel (son valores discretos y enteros)

La mayoría de los sensores ofrecen 256 niveles (1 Byte), aunque los actuales alcanzan una mayor resolución (1024-2048)

No se ha de confundir con el número de niveles de gris que es capaz de distinguir el sistema de reproducción (impresora o monitor) o que es capaz de distinguir el ojo humano

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Tema 7. Resolución

1. Concepto de resolución

2. Resolución espacial

3. Resolución espectral

4. Resolución radiométrica

5. Resolución temporal

6. Relación entre resoluciones

5. Resolución temporal

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Tema 7. ResoluciónResolución temporal

Concepto

Se refiere a la periodicidad con que el sensor adquiere información de un mismo sector de la superficie terrestreEs útil cuando se quieren realizar estudios multitemporales o evolutivos (en observaciones meteorológicas, oceanográficas ...)

Depende de varios factores:Altura de la órbita: A mayor altura mayor resoluciónVelocidad del satélite: Relacionada con la altura. En satélites no estacionarios a mayor velocidad, mayor resoluciónParámetros orbitales y en particular la inclinación de la órbitaAngulo de observación: Angulo entre eje óptico en cámaras fotográficas o eje central en sensores óptico-electrónicos y la vertical (nadir) del satélite (miras verticales y laterales)Angulo de apertura de observación (FOV): Condiciona la amplitud de la superficie observada en cada paso del satélite

Los satélites geoestacionarios se encuentran siempre sobre el mismo punto de la superficie terrestre. Su resolución temporal depende más de la velocidad de proceso y transmisión de datos

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Tema 7. ResoluciónResolución temporal

Satélites geoestacionarios

A partir de las leyes de Kepler y el principio de acción y reacción (entre la Tierra y el satélite) se puede deducir que:

Ley de gravitación Universal (Newton)2r

MmKF =

r2mr

2vmf ω==

KMr =23ω

K: cte de gravitación universal (6,67 * 10-11 Nm2Kg-2)M y m: masas de la Tierra y del satéliter: radio de la órbita del satélite

La fuerza centrífuga, para una órbita circular es de:

siendo v y ω= velocidades lineal y angular del satélite

Para que el satélite tenga una órbita estacionaria (radio cte) F = f; Operando:

En satélites geostacionarios, la velocidad angular ω ha de ser igual a la de la Tierra, por lo que la altura orbital ha de ser de unos 36.000 Km. En satélites no estacionarios dependerá de la velocidad angular

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Tema 7. ResoluciónResolución temporal

Parámetros orbitales

Perigeo y apogeo son los puntos de una órbita elíptica de menor y mayor distancia desde el satélite a la Tierra

Traza es la proyección central de la órbita del satélite sobre la superficie terrestre:

En satélites ecuatoriales coincide con el EcuadorEn satélites polares no coincide con un meridiano

Traza ascendente es la mitad de una órbita no ecuatorial en la que el satélite viaja de norte a sur y traza descendente la mitad en la que viaja de sur a norte

Nodo ascendente y nodo descendente son respectivamente las intersecciones de las trazas ascendentes y descendentes con el Ecuador

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Tema 7. ResoluciónResolución temporal

Parámetros orbitales

Ascensión recta del nodo ascendente (Ω): Angulo medido en el plano ecuatorial entre el punto vernal y el nodo ascendente

Argumento del perigeo (ω): Angulo medido en el plano orbital entre el nodo ascendente y el perigeo de la órbita, en la dirección de movimiento

Inclinación de la órbita (i): Angulo entre plano orbital y ecuatorial. Varía entre 0 y 180

i = 0: ecuatorial directa0 < i < 90: directai = 90: polar90 < i < 180: retrógradai= 180: ecuatorial retrógrada

Semieje mayor: Especifica el tamaño de la órbita

Excentricidad: Define la forma de la órbita

Instante de paso por el perigeo (en relación con precesión por la atracción solar y lunar y a irregularidad de masa terrestre)

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Tema 7. ResoluciónResolución temporal

Parámetros orbitales

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Tema 7. Resolución

1. Concepto de resolución

2. Resolución espacial

3. Resolución espectral

4. Resolución radiométrica

5. Resolución temporal

6. Relación entre resoluciones6. Relación entre resoluciones

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Tema 7. ResoluciónRelaciones

Ejemplos

Lo ideal sería disponer de sensores con elevadas resoluciones en todos los aspectos, pero esto no es siempre posible

La mejora de cualquier resolución implica una mayor cantidad de datos a codificar, almacenar y transmitir (memoria)

Ejemplo

Resolución Inicial Mejora Factor aumento

Espacial 120 *120 m 10 *10 m 144

Espectral 3 canales 6 canales 2

Radiométrica 256 ND 1024 ND 1.25 (2)

Temporal 15 días 1 día 15

Total 5400 (8640)

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Tema 7. ResoluciónRelaciones

Espacial-temporal

El aumento en el número de datos trae consigo una mayor dificultad en las labores de tratamiento y clasificación que resultan muchos más complejas

Además supone una mayor sofisticación de los instrumentos y por lo tanto un mayor precio

La resolución espacial es en gran medida opuesta a la temporal. Los satélites geoestacionarios requieren una gran altura y por lo tanto tienen baja resolución espacial (meteorológicos)

Todo ello ha de tenerse en cuenta en el diseño de los equipos en función de los objetivos que se persigan

En los últimos tiempos, las mejoras tecnológicas en los sensores aparejado a la de la informática (tratamiento) está posibilitando una mejora en las distintas resoluciones en los satélites de última generación (Ikonos, Quickbird)

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Tema 7. ResoluciónRelaciones

Sensores

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