La teledetección

Esta entrada trata sobre la teledetección, que es un tema que hemos visto y tratado en clase.
La teledetección es la técnica que permite la observación a distancia y la obtención de imágenes de la superficie terrestre desde sensores instalados en aviones o en satélites artificiales. El objetivo fundamental de la teledetección es analizar las características de la radiación que abandona la superficie terrestre, y que es captada posteriormente por un sensor situado en un satélite. El análisis de estos datos, permite determinar qué elementos y factores ambientales las han producido.

Los componentes de un sistema de teledetección son:

a)Sensor: está situado en un avión o un satélite. Es un aparato que detecta la energía la energía del espectro de radiación electromagnético emitida por un cuerpo. Muchos satélites incorporan sensores multiespectrales que detectan energía de diferentes longitudes de onda.

b)Flujo de energía detectada por los sensores: es la radiación electromagnética captada.  Dependiendo de la energía utilizada para su funcionamiento distinguimos dos tipos de sensores: 

• Sensores pasivos: la energía puede venir del Sol, y la superficie terrestre la refleja.
• Sensores activos: los sensores emiten energía y captan el reflejo de la misma.

c)Centro de recepción: la imagen obtenida por el sensor (imagen analógica, es decir, aquella que   está formada por ''granos'' como estructura base)se transmite a la tierra en forma de imagen digital (códigos de 1 y 0), donde son captadas por una antena, La información recibida es procesada mediante programas informáticos y distribuida para su uso.

Los sistemas microondas captan radiación entre 1mm y 1m. Son sensores que permiten la teledetección sin la luz del Sol, son capaces de atravesar barreras visuales como las nubes o la niebla. Existen dos tipos:

• Pasivos: captan la radiación emitida por nieve o hielo. Son útiles para captar movimientos de icebergs, cartografiar la extensión y variación de los hielos polares, etc.
• Activos: Se emite el pulso de microondas y se recoge. La señal de microondas se distorsiona por la diferente reflexión de las cubiertas terrestres. un ejemplo es el radar.

Se emplean radiaciones electromagnéticas. La atmósfera filtra la radiación solar, y sólo deja pasar tres zonas del espectro (ventanas atmosféricas):

• Región central o visible: nuestro ojo distingue tres colores primarios: rojo (R=red), verde (G=green) y azul(B=blue). Hay sensores que captan la media de los tres colores (pancromáticos) o captan los tres colores por separado.
• Región infrarroja: (detectan fuentes de calor: seres vivos e incendios).

1. IR próximo al visible: útil para masas vegetales.
2. IR medio: para la energía que emiten los medios húmedos (el agua absorbe el calor).
3. IR térmico o lejano: calor que emite la Tierra previamente calentada por el Sol. Detecta variaciones de temperatura y sirve para estudios globales de cambio climático.

• Microondas: utilizadas por sensores de radar, cuando hay circunstancias especiales:

                - Territorios siempre nublados (trópicos).

                - Imágenes nocturnas.

La obtención de un gran número de imágenes y la observación periódica de la superficie terrestre se debe a las aplicaciones de la teledetección. Permite establecer comparaciones temporales y detectar variaciones en una zona concreta. Se utiliza para estudios de avance y retroceso de hielos y desiertos, cambio climático, agujero de la capa de ozono, meteorología, etc.

Las imágenes por satélite son la representación visual de la información capturada por un sensor montado en un satélite artificial. Estos sensores recogen la información reflejada por la superficie de la Tierra que luego es enviada de regreso a ésta y que procesada convenientemente, ofrece información sobre las características de la zona representada. La imagen se divide en píxeles. Hay cuatro tipos de resolución:

• Resolución espacial de un sensor.
• Resolución espectral.
• Resolución radiométrica.
• Resolución temporal.

Aquí os dejo un vídeo en el que se explica muy bien la teledetección:

https://vimeo.com/96893590

En este vídeo nos dice que al estudiar los espacios forestales e incendios que se producen obtenemos una imagen del color natural  o RGB en las que se toman las imágenes en gris de las bandas 3,2 y 1 y se les asigna un color o imágenes en falso color que son muy útiles para realizar detalles, detección de masas vegetales, en rojo, de zonas ocupadas por agua, en negro, y de los espacios urbanizados en gris azulado.

Toda la información que obtienen la procesan en el laboratorio del departamento de geografía siguiendo cuatro pasos fundamentales:

• Análisis de las imágenes de satélite.
• Trabajo de campo.
• Tratamiento de información.
• Cartografía de los resultados.

Me parece muy interesante la teledetección para el estudio de los fenómenos  visibles y también mediante otros mecanismos los que no puede ver el ojo humano que se producen en el medio que nos rodea. Me parece muy buena la frase que dice el niño del vídeo y que te hace reflexionar que es: "Aunque el futuro de la teledetección no está escrito en ningún papel hay mucha gente con sueños como el mío y vamos a seguir avanzando por este camino dando color al territorio invisible en el que vivimos" y también una frase que dijo Socrates sobre uno de sus sueños que es: " La humanidad debería elevarse por encima de la Tierra, del techo y la atmósfera y mas allá porque sólo eso nos ayudaría a entender el mundo en el que vivimos."

Concepto, funcionamiento y tipos de GPS

Hoy os voy a hablar sobre qué es el GPS, cómo funciona y sobre los tipos de GPS que existen.
El GPS (sistema de posicionamiento global) es un sistema que permite determinar en toda la Tierra la posición de un objeto, una persona o un vehículo con bastante precisión. El sistema fue desarrollado, instalado y empleado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.

El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el planeta Tierra, a 20.200 km de altura, con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la Tierra. Cuando se desea determinar la posición, el receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la identificación y la hora del reloj de cada uno de ellos. Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el tiempo que tardan en llegar las señales al equipo, y de manera que mide la distancia al satélite mediante el método de trilateración inversa, el cual se basa en determinar la distancia de cada satélite al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición. También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que lleva a bordo cada uno de los satélites.

La información que es útil al receptor GPS para determinar su posición se llama efemérides. En este caso cada satélite emite sus propias efemérides, en la que se incluye la salud del satélite (si debe o no ser considerado para la toma de la posición), su posición en el espacio, su hora atómica, información doppler, etc.
El efecto doppler es el cambio de frecuencia aparente de una onda producido por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador.

Mediante la trilateración se determina la posición del receptor:

• Cada satélite indica que el receptor se encuentra en un punto en la superficie de la esfera, con centro en el propio satélite y de radio la distancia total hasta el receptor.
• Obteniendo información de dos satélites queda determinada una circunferencia que resulta cuando se intersecan las dos esferas en algún punto de la cual se encuentra el receptor.
• Teniendo información de un tercer satélite, se elimina el inconveniente de la falta de sincronización entre los relojes de los receptores GPS y los relojes de los satélites. Y es en este momento cuando el receptor GPS puede determinar una posición 3D exacta (latitud, longitud y altitud).

Hay tres tipos de GPS en la Tierra que son:

GLONASS: Es un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) desarrollado por la Unión Soviética, siendo hoy administrado por la Federación Rusa y que constituye el homólogo del GPS estadounidense y del Galileo europeo.
Consta de una constelación de 31 satélites (24 en activo, 3 satélites de repuesto, 2 en mantenimiento, uno en servicio y otro en pruebas) situados en tres planos orbitales con 8 satélites cada uno y siguiendo una órbita inclinada de 64,8°con un radio de 25.510 km. La constelación de GLONASS se mueve en órbita alrededor de la Tierra con una altitud de 19.100 km (diecinueve mil cien kilómetros) algo más bajo que el GPS (20.200 km) y tarda aproximadamente 11 horas y 15 minutos en completar una órbita.
El sistema está a cargo del Ministerio de Defensa de la Federación Rusa y los satélites se han lanzado desde Baikonur, en Kazajistán.

Galileo:es el programa europeo de radionavegación y posicionamiento por satélite, desarrollado por la Unión Europea (UE) conjuntamente con la Agencia Espacial Europea. Este programa dota a la Unión Europea de una tecnología independiente del GPS estadounidense y el GLONASS ruso.
El usuario podrá calcular su posición con un receptor que utilizará satélites de distintas constelaciones. Al ofrecer dos frecuencias en su versión estándar, Galileo brindará ubicación en el espacio en tiempo real con una precisión del orden de 1 metro para el sistema gratuito, y de hasta 1 cm en el de pago, algo sin precedentes en los sistemas públicos.
Los satélites Galileo, estarán en órbitas ligeramente más inclinadas hacia los polos. De este modo sus datos serán más exactos en las regiones cercanas a los polos, donde los satélites estadounidenses pierden notablemente su precisión.
Galileo realizará una importante contribución a la reducción de estos problemas al proveer en forma independiente la transmisión de señales suplementarias de radionavegación en diferentes bandas de frecuencia. En total, utilizará 10 radiofrecuencias.

Beidou: es un proyecto desarrollado por la República Popular de China para obtener un sistema de navegación por satélite. "Beidou" es el nombre chino para la constelación de la Osa Mayor. La primera generación, BeiDou-1, ya está operativa desde el 2000 y es un sistema de posicionamiento por satélite local dando servicio a China y a sus países vecinos. La segunda generación, también llamada Compass o BeiDou-2, será un sistema de posicionamiento global con un funcionamiento similar al GPS.
Ofrecerá dos tipos de servicios: el primero será abierto y podrá dar una posición con un margen de 10 metros de distancia, 0,2 metros por segundo de velocidad y 0,000005 segundos de tiempo. El segundo servicio será autorizado solo para determinados clientes y ofrecerá servicios más precisos y con mayores medidas de seguridad.
A diferencia de otros sistemas  que utilizan satélites en órbitas bajas y ofrecen servicio global, la primera generación, Beidou-1 usa satélites en órbita geoestacionaria. Esto implica que el sistema no requiera una gran constelación de satélites, pero limita su cobertura sobre la tierra a la visible por los satélites, China en este caso. Otra gran diferencia de BeiDou-1 es que calcula las coordenadas únicamente con dos satélites y una estación en tierra. Esto implica la necesidad de enviar una señal desde el dispositivo remoto, cosa que no es necesaria con GPS o GLONASS.
Se prevé que Compass, la segunda generación, cuente con entre 12 y 14 satélites entre 2011 y 2015. Para 2020, ya plenamente operativo deberá contar con 30 satélites. De momento (diciembre, 2012), ya tienen 14 en órbita.
China está también asociada con el proyecto Galileo, el cual no está todavía operacional.

En mi opinión el GPS es un sistema muy eficaz, fiable y muy útil para saber llegar a un destino determinado ya que te ofrece imágenes de mapas indicándote con flechas y colores cómo llegar al lugar donde quieres ir y también tiene incorporado una voz que te va diciendo a cuántos metros tienes que girar hacia otra calle o dar una rotonda si vas en un vehículo y así no perderte.

Aquí os dejo un vídeo que explica muy bien el funcionamiento del GPS:

https://www.youtube.com/watch?v=8tL-UBNsCv8