Guía didáctica Sensores remotos

Sensores remotos

Fundamentación

En la era actual, el acceso a información precisa y actualizada sobre el medio ambiente es de vital importancia para comprender y abordar los desafíos que enfrenta nuestro patrimonio natural. Los sensores remotos, también conocidos como sensores satelitales o teledetección, han demostrado ser una herramienta invaluable para recopilar datos sobre la Tierra desde el espacio, brindando una visión holística de la superficie terrestre y sus cambios a lo largo del tiempo.

La aplicación de sensores remotos en diversas áreas, como la agricultura, la gestión forestal, la conservación de la biodiversidad, la monitorización de recursos hídricos y la evaluación de impactos ambientales, ha llevado a un aumento significativo en la comprensión de los ecosistemas y sus interacciones. Al analizar los datos proporcionados por estos sensores, los profesionales pueden tomar decisiones más informadas y responsables, privilegiando la sostenibilidad del patrimonio natural.

La presente unidad de aprendizaje tiene como objetivo principal dotar a los participantes de los conocimientos necesarios para diferenciar y comprender los distintos tipos de sensores remotos disponibles en el mercado, así como sus características particulares. Al comprender las capacidades y limitaciones de cada tipo de sensor, el alumnado podrá seleccionar los más adecuados según las necesidades específicas de información que requieran en sus respectivas áreas de trabajo o estudio. Forma parte del área disciplinar del programa académico de Ingeniería Geomática. Se sugiere cursarla en la sexta inscripción. 

Las imágenes digitales que se obtienen de sensores remotos, montados en satélites o en otros vehículos aéreos son un insumo fundamental en los distintos ámbitos de la geomática. El avance acelerado en el desarrollo tecnológico de los sensores remotos requiere que se comprenda tanto su funcionamiento como el alcance de los insumos que generan. Todo ingeniero geomático necesita manejar estos insumos y poder discriminar su utilidad de acuerdo con sus diferentes resoluciones, entendiendo sus limitaciones y alcances. 

El curso familiariza al estudiante con los sensores remotos, esencialmente con las imágenes de satélite, que generan datos indispensables sobre distintos aspectos del territorio. A partir de esos datos puede generarse nueva información o actualizarse la ya existente, de manera frecuente y con una disponibilidad que se ha incrementado de manera exponencial a partir de este siglo. En el curso se revisan los principios físicos en que se sustenta su operación, enfatizando el comportamiento del espectro electromagnético y su interacción con los diferentes elementos de la cubierta terrestre y con la atmósfera, distintos tipos de sensores remotos, las plataformas que los portan, las resoluciones en que operan y las técnicas y métodos que se utilizan para su visualización y pre-procesado.

Al final del curso se espera que el alumnado comprenda los fundamentos teóricos básicos de la percepción remota, cuáles son los mecanismos generales para adquirir imágenes de satélite, cómo incorporarlas a un sistema de información geográfica y se habrá familiarizado con procedimientos para visualizar y realizar los pre-procesamientos básicos que se requieren para utilizar la información de manera confiable.

Competencia general

Distingue entre los productos de los diferentes sensores remotos disponibles, de acuerdo con sus características y la aplicación de estos, para poder decidir cuál o cuáles de ellos son los más adecuados para generar la información que se requiera, privilegiando que dicha información incida de manera positiva en la sustentabilidad del patrimonio natural y que pueda aplicarse bajo los principios de responsabilidad social.

Contenidos temáticos

1. Sesión de encuadre.
2. Antecedentes de la teledetección. 
3. Conceptos básicos de la teledetección y los elementos de un proceso de teledetección.
4. La radiación electromagnética (RE) en la teledetección.
5. Reflexión de la superficie terrestre 
6.  Interacción de la RE con la atmósfera
7.  Interacción de la RE con la atmósfera y materiales de la cubierta terrestre (MCT)
8. Primer examen parcial para evaluar el segundo momento del curso
9. Características de los satélites que portan sensores remotos para teledetección.
10. Tipos de sensores remotos, sus distintas resoluciones., aplicaciones y características.
11. Segundo examen parcial para evaluar el segundo momento del curso.
12. Adquisición de una imagen de satélite en un portal de internet y obtención de información básica.
13. Visualización y caracterización de las diferentes bandas que conforman una imagen multiespectral.
14.  Uso del color: Imágenes en pseudocolor y compuestos de color.
15. Otras técnicas para mejorar la visualización de imágenes: Filtrado.
16. Pre-procesamiento de imágenes a partir de corrección radiométrica.
17. Pre-procesamiento de imágenes a partir de corrección geométrica.
18. Tercer examen parcial para evaluar el cuarto momento.

El curso es abordado por varias estrategias, que incluyen presentaciones elaboradas por el profesor que sirven como material de apoyo con que contará el alumnado, foros para discutir determinados temas, seminarios presenciales en que el alumnado expone tópicos asignados, que les permiten profundizar en el temario del curso. También se lleva a cabo trabajo de investigación de tópicos específicos que normalmente se reportan por medio de cuestionarios o resúmenes. Una parte importante del curso comprende también la ejecución de prácticas con el uso de programas informáticos, que permiten familiarizarse con la descarga, visualización, pre-procesamiento y análisis básicos de imágenes de satélite. Algunas prácticas se realizan a distancia y otras en la sala de cómputo de la sede Belén.

Se utilizará la plataforma TEAMS, incluyendo como herramienta asíncrona de comunicación su sistema de mensajes de la plataforma y la cuenta de correo electrónico institucional, y para administrar las tareas y otras encomiendas. En caso de que sea necesario, se hará uso de sesiones virtuales, pero lo ideal será tener sesiones presenciales cuando la sesión requiera ser sincrónica.

Es indispensable que todo el estudiantado use su cuenta de correo electrónico institucional y lo verifique continuamente. El material didáctico se distribuirá por medio de la plataforma de Sharepoint del equipo de TEAMS y en esa misma plataforma subirán las tareas, reportes de prácticas, material para sus exposiciones en seminarios, reflexiones y cualquier otra evidencia de su trabajo.

Criterios de evaluación

Tres exámenes parciales (30%). Son exámenes de conocimientos adquiridos. Se promediarán las tres calificaciones para obtener el valor final. En caso de que se descubra que uno o más estudiantes copiaron alguna de las respuestas, se descontarán dos puntos a la calificación final por cada reactivo copiado.

Entrega tareas e informes (20%). Las indicaciones para cada una se incluirán en la plataforma TEAMS y en la entrega se indicará el valor de autoevaluación o coevaluación obtenido al momento de revisarse, cuando sea el caso.

Exposición de trabajos (20%). Las indicaciones para cada una se incluirán en la plataforma TEAMS. Se entrega, de acuerdo a las indicaciones, un informe por equipo o de manera individual sobre el trabajo de investigación realizado y se realiza la exposición ante el grupo. El profesor puede elegir quién de los miembros del equipo expondrá, por lo que todos los miembros del equipo deben haber participado en la elaboración de la exposición.

Reportes de prácticas (20%). Como las tareas, en el sitio de TEAMS se darán indicaciones para la entrega.

Reflexiones del estudiante (10)%. Se solicita un documento de reflexión al respecto a cada tema que se indica en la guía docente, resaltando entre otras cosas los aspectos que considera relevantes para su formación integral, aquellos que había pasado por alto y que después de revisar logró entender o, por el contrario, qué aspectos siguen causando confusión o considera que deberían revisarse con mayor profundidad.

Cronograma

Fuentes de información

Básicos:

• Campbell, J. B., & Wynne, R. H. (2011). Introduction to remote sensing. Guilford Press.
• Chavez, P.S. (1996). Image-based atmospheric corrections – revisited and improved. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing. 62(9): 1025-1036.
• Chavez, P.S. (1988). An improved dark-object subtraction technique for atmospheric scattering correction of multispectral data. Remote Sensing of Environment 24:459-379.
• Chuvieco, E. (1995). Fundamentos de Teledetección Espacial. Ediciones Rialp. http://cursosihlla.bdh.org.ar/Sist.%20Cart.%20y%20Teledet./Bibli ografia/FUNDAMENTOS-DE-TELEDETECCION-EMILIO CHUVIECO.pdf)
• Chuvieco, E. (2010). Teledetección Ambiental. La observación de la Tierra desde el espacio. Ariel.
• Gómez González, E. (2006). Guía Básica de Conceptos de Radiometría y Fotometría v.1.0. ESI-Universidad de Sevilla
• Jensen, J. R. (1996). Introductory Digital Image Processing. A Remote Sensing Perspective. USA: Prentice-Hall.
• Jensen, J. R. (2000). Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective. Prentice-Hall, Inc.
• Labrador García, M., Évora Brondo, J.M., y Arbelo Pérez, M. (2012). Satélites de Teledetección para la Gestión del Territorio. Consejería de Agricultura, Ganadería, Pesca y Aguas del Gobierno de Canarias.
• Lillesand, T. M., Kiefer, R. W., & Chipman, J. W. (2008). Remote sensing and Image interpretation. (6a ed.). John Wiley & Sons, Inc.
• Lira Chávez, J. (2010). Tratamiento Digital de Imágenes Multiespectrales. (2ª ed.). Laboratorio de Percepción Remota. Instituto de Geografía, Universidad Nacional Autónoma de México.
• Schowengerdt, R. A. (2006). Remote sensing: models and methods for image processing. Elsevier.

Complementaria:

• LITERATURA COMPLEMENTARIA.
• Biehl, L., Landgrebe, D. (2002). MultiSpec—a tool formultispectral–hyperspectral image data analysis. Computers & Geosciences, 28(10), 1153-1159.
• Fernández Freire, C., González Cascón, M.V., Gómez Domínguez, F., y Gómez Nieto, I. (2011). Introducción a la teledetección con ERDAS Imagine. Unidad SIG. Centro de Ciencias Humanas y Sociales (CCHS). Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
• Kailath, T. The Divergence and Bhattacharyya Distance Measures in Signal Selection, Communication Technology, IEEE Transactions on , vol.15, no.1, pp.52-60, February 1967. doi: 10.1109/TCOM.1967.1089532
• King, M. D., Kaufman, Y. J., Tanré, D., & Nakajima, T.(1999). Remote Sensing of Tropospheric Aerosols from Space: Past, Present and Future. Bulletin of the American MeteorologicalSociety , 2,229 – 2,259.

Créditos