Este artículo profundiza en los fundamentos físicos de la teledetección, explicando cómo la radiación electromagnética interactúa con la atmósfera y la superficie terrestre para ser captada por los satélites. Se detallan conceptos clave como el espectro electromagnético, la radiancia y las interacciones de la luz con los objetos.
Fundamentos de la Radiación Electromagnética ⏱ 0:00
•La radiación electromagnética es energía que se mueve a la velocidad de la luz en una onda de propagación armónica con amplitud, longitud de onda y frecuencia.•Las ondas de mayor longitud tienen menor frecuencia y, por lo tanto, menos energía, y viceversa.•Las ondas electromagnéticas se clasifican según su longitud de onda, lo cual es útil para identificar distintos blancos ya que interactúan de diferente manera.•El espectro visible, al que nuestros ojos son sensibles, incluye longitudes de onda de 655 nanómetros para el rojo, 560 nanómetros para el verde y 480 nanómetros para el azul.•Por debajo de 480 nanómetros se encuentra la radiación ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma de alta energía.•Por encima de los 700 nanómetros se encuentra la radiación infrarroja, seguida por las microondas (orden de centímetros) y las ondas de radio (orden de metros).•Se pueden fabricar sensores que adquieran información en otras zonas del espectro electromagnético, más allá del rango visible, para diferenciar tipos de vegetación o suelos por su comportamiento en el infrarrojo o las microondas.•En teledetección óptica se trabaja en la zona del visible y en las zonas del infrarrojo, que se divide en infrarrojo cercano (0,75 a 1,4 micrómetros), infrarrojo de onda corta (1,4 a 3 micrómetros) e infrarrojo térmico (8 a 15 micrómetros).•En teledetección SAR o radar de apertura sintética se opera en el rango de las microondas, con longitudes de onda mayores en cinco órdenes de magnitud aproximadamente con respecto al rango óptico.•Los sensores miden la energía como el flujo de radiación que refleja un área de superficie terrestre en una determinada dirección y ángulo, recibido durante un tiempo de medición.•Esta magnitud física se define como radiancia, la cual depende de las características físico-químicas del objeto, la geometría de observación y la fuente de iluminación.Interacciones de la Radiación y Magnitudes Físicas ⏱ 5:37
•Al incidir un rayo de luz sobre la superficie terrestre y la atmósfera, pueden ocurrir tres fenómenos: la luz puede ser transmitida, reflejada o absorbida.•La transmitancia se define como el cociente entre la radiancia incidente y la radiancia transmitida por el cuerpo.•La absorbancia se define como el cociente entre la radiancia incidente y la radiancia absorbida por el cuerpo.•La reflectancia se define como el cociente entre la radiancia incidente y la radiancia reflejada por el cuerpo.•Para la teledetección óptica, la reflectancia es la magnitud física más importante, ya que estudiar su comportamiento permite hacer inferencias y predicciones sobre la composición y respuesta de los objetos en la superficie terrestre.Firmas Espectrales de la Superficie Terrestre ⏱ 7:20
•Una firma espectral muestra la reflectancia de una determinada cobertura homogénea, observando cuánta radiancia refleja del total de la radiancia incidente en función de la longitud de onda.•Para la vegetación, se observa un pico de reflectancia intenso en el infrarrojo cercano (entre 800 y 1000 nanómetros) relacionado con la estructura foliar de la planta.•La vegetación muestra un valle de absorción cercano a los 660 nanómetros (rojo) y un pequeño pico de reflectancia en los 560 nanómetros (verde), relacionado con el contenido de clorofila.•Entre los 1500 y 2200 nanómetros, la vegetación muestra dos picos que dependen del contenido de agua foliar.•A partir del análisis de una firma espectral, se pueden inferir variaciones en el contenido de clorofila, el estado foliar y el contenido de agua, así como distinguir tipos de coberturas vegetales.•El agua presenta una baja reflectancia en todo el espectro electromagnético debido a su gran capacidad absortiva.•En el espectro visible, la reflectancia del agua suele ser ligeramente mayor debido a partículas disueltas o microorganismos, siendo mayor la reflectancia cuanto mayor es la concentración de partículas.•El suelo sin cobertura vegetal presenta valores más altos de reflectancia en el infrarrojo cercano y el infrarrojo medio, con valores ligeramente menores en el visible.•Variables como el tipo de suelo, la composición, el porcentaje de materia orgánica o el contenido de agua modelan el comportamiento de la reflectancia del suelo, permitiendo determinar algunas características físico-químicas.Interpretación Visual de Imágenes Satelitales y Composiciones de Color ⏱ 12:22
•La interpretación de imágenes satelitales presenta diferencias sustanciales con la fotografía cotidiana, como la observación de objetos no familiares y el uso de zonas del espectro no visibles para el ojo humano.•Los criterios para el análisis visual de imágenes incluyen forma, patrón, tamaño, textura, brillo y color de los objetos.•La forma se refiere al contorno de un objeto individual, el tamaño a sus dimensiones, la textura al arreglo de repeticiones de tono o color (suave para sitios homogéneos, rugosa para zonas heterogéneas), y el patrón a la disposición de objetos en el espacio.•El brillo se observa en una imagen monocromática, donde las celdas más brillantes representan mayor radiancia reflejada y las más oscuras menor radiancia.•El color permite inferir características biofísicas de las coberturas terrestres, ya que reflejan de manera diferente en el espectro electromagnético.•Los sistemas de visualización utilizan la teoría aditiva del color (RGB) para formar imágenes a partir de bandas censadas por el satélite.•En una composición de 'color real', las bandas de 480 nm (azul), 560 nm (verde) y 655 nm (rojo) se asignan a los canales azul, verde y rojo respectivamente, resultando una imagen similar a la que observan nuestros ojos.•En la composición de 'infrarrojo color', se asigna la banda de 560 nm al canal azul, la de 655 nm al verde y la de 865 nm (infrarrojo cercano) al canal rojo, mostrando la vegetación en tonos de rojo y rosado debido al pico de reflectancia en el infrarrojo cercano, relacionado con la estructura celular.•En una composición de 'falso color compuesto' o 'vegetación sana', se asigna la banda de 655 nm al canal azul, la de 855 nm (infrarrojo cercano) al canal rojo y la de 1600 nm (infrarrojo de onda corta) al canal verde, donde la vegetación se visualiza en tonos de naranja, relacionados con el contenido de agua de las plantas.Puntos clave
•La radiación electromagnética se clasifica por su longitud de onda, que determina su energía y la forma en que interactúa con la superficie terrestre.•La teledetección óptica trabaja en el visible e infrarrojo, mientras que la teledetección SAR opera en el rango de microondas, con longitudes de onda mucho mayores.•La radiancia es la magnitud física medida por los sensores y describe el flujo de radiación reflejada por un área de superficie terrestre.•Las interacciones de la luz con la superficie terrestre pueden ser de transmisión, reflexión o absorción; la reflectancia es crucial para inferir propiedades de los objetos.•Las firmas espectrales permiten analizar el comportamiento de la reflectancia en función de la longitud de onda, revelando características biofísicas de vegetación, agua y suelo.•La interpretación visual de imágenes satelitales se basa en criterios como forma, patrón, tamaño, textura, brillo y color, que se potencian con composiciones de color que asignan diferentes bandas del espectro a los canales RGB.Conclusión
La comprensión de los principios físicos de la radiación electromagnética y sus interacciones es fundamental en la teledetección. A través del análisis de firmas espectrales y la interpretación visual de imágenes, es posible obtener información detallada sobre la composición y el estado de la superficie terrestre a gran escala.
