La teledetección o sensores remotos consiste en la utilización de instrumentos sensitivos a una gama de longitudes de onda de emisiones o reflexiones de la superficie terrestre o su cobertura. La información se obtiene por un contacto indirecto con el objeto, área o fenómenos que se están investigando. La obtención de los datos involucra el uso de sensores que pueden captar las relaciones espectrales y espaciales de objetos y materiales observables a una considerable distancia de aquellos (Pérez, 2007). Estos son transportados desde aviones de bajo vuelo a satélites.
En este post se explicará sobre sistemas de detección remota de luz reflejada, algunos términos importantes para comprender el funcionamiento de estas modernas tecnologías en la geomática y enfatizar en su aplicación como importante herramienta de exploración si se sabe complementar con geoquímica y la data geológica – estructural de campo.
La resolución de una imagen es un parámetro que describe el número de pixeles que se puede desplegar en un dispositivo, o el área que el píxel representa en la imagen de la superficie terrestre. El valor de cada píxel está relacionado a la cantidad de energía reflejada en una longitud de onda. Las resoluciones puede ser espacial o geométrica, espectral, radiométrica y temporal.
Resolución espacial: Es comparable al tamaño del píxel. Si el objeto registrado es menor su resolución espacial será mayor, por lo que es importante tener en cuenta las propiedades de un sistema de detección remota. Actualmente existe una amplia gama de resoluciones espaciales entre todos los satélites en la órbita. Por ejemplo, uno de los últimos satélites de la serie Landsat: el Landsat 7 Thematic Mapper tiene un canal para registrar píxel de 15m que puede usarse como tal o para mejorar la calidad de la resolución aparente de los otros canales. Un importante avance es que los varios tipos de rocas, suelos, fallas tectónicas, deformaciones que sufren los conos volcánicos y otras características del paisaje pueden distinguirse de manera clara en la longitud de onda visible y casi infrarroja.
Una de las principales ventajas del método digital es la estabilidad geométrica de la imagen. El campo de visión instantáneo (IFOV) es la imagen vista en cualquier instante del tiempo. Los modernos sistemas de teledetección en el aire tienen ubicaciones de píxeles controladas por GPS en cada línea de exploración para que el producto final pueda reconstruirse automáticamente con alta precisión.
Resolución espectral: Se relaciona al valor de intervalos de longitud de onda y las cantidades de bandas que el sensor puede registrar en el espectro electromagnético. Cuando se registra la radiación electromagnética en varias longitudes de onda se llama multiespectral, y si el sensor posee más de 100 bandas es hiperespectral. Cuantas más bandas de datos, más información espectral está disponible y si es menor el ancho del intervalo, mayor será la resolución espectral.
La propagación de la energía electromagnética a través de la atmósfera y su interacción con la superficie terrestre nos da por resultado la señal, y cuando la energía dispersada (partículas atmosféricas como agua y polvo) se dirige al campo de visión del sensor se denomina ruido. Por ello cuando la dispersión de las partículas atmosféricas son más grandes que la longitud de onda de la energía del medio, se dispersan cantidades similares de luz roja, verde y azul dando a las nubes, niebla y fuego el color blanco.
La relación señal/ruido: Es muy importante al usar firmas espectrales para mapear litología o alteración. Por ejemplo, la alteración y el mapeo litológico en áreas bien vegetadas es completamente posible si hay algo de tierra expuesta y el sensor proporciona una señal de ruido superior, quiere decir que es posible detectar características mineralógicas que son más pequeñas que un píxel, sin embargo, en la actualidad es muy difícil decir cuánto de ese material está presente.
Para la relación señal/ruido puede ser más valioso tener pixeles más grandes con mejor señal a ruido que tener pixeles más pequeños con firmas espectrales ambiguas. Así, la disminución del ancho de banda espectral disminuye la intensidad de la señal, por lo que, puede ser mejor tomar una muestra más grande (pixeles más grandes). La desventaja es que los pixeles más grandes resultan en mezclas minerales.
Absorción: Es el proceso por el cual la energía radiante incidente en la atmósfera es retenida por una sustancia. El medio (atmósfera) absorberá sólo una porción de la energía total, mientras que el resto se reflejará, refractará o esparcirá.
La atmósfera contiene muchos gases y partículas diferentes, por lo cual absorbe y transmite longitudes de onda diferentes de radiación electromagnética, pero también existen longitudes de onda que no se absorbe y se denomina ventanas atmosféricas y a sus intervalos se le conoce como bandas de absorción. Un ejemplo aplicativo son las características espectrales de la vegetación, sus diferentes cambios en la curva indican absorciones anormales de componentes químicos característicos y determinantes, los que pueden indicar componentes minerales y en general, las curva son buenos indicadores de recursos minerales.
Otro concepto importante es la reflectividad, viene a ser la fracción de energía que se refleja cuando la energía del sol incide sobre una superficie y la fracción de energía que se absorbe es la absortividad. La energía reflejada es detectada por los sensores ópticos, pero los sensores a bordo de satélites no miden directamente la radiación reflejada por las cubiertas de la superficie terrestre, pues antes de llegar al sensor ha sido afectada por varios condicionantes atmosféricos que la modifican y sufre procesos de dispersión al interactuar con los componentes gaseosos y aerosoles de la atmósfera.
A partir de la reflectividad se podrán elaborar las firmas espectrales que serán diferentes para cada material. En los suelos, factores como el contenido de humedad, textura superficial, presencia de óxido de hierro y granulometría afectan la reflectividad, produciendo distintas bandas de absorción, identificando tipos de suelo y rocas. En cuanto a los cuerpos de agua, su reflectividad depende del contenido de sedimentos, clorofila, plancton, entre otros, y produce una disminución general en la reflectividad con bandas de absorción a 1.4, 1.9 y 2.7 (suelos con arcillas y arenosos). Y a mayor contenido de humedad del suelo, más bajo el valor de su reflectividad.
Cada sistema de detección remota tiene una variedad de tamaños de pixeles, bandas y características de señal a ruido. De importancia crítica es la ubicación de las bandas y su ancho de banda. También las radiaciones entre 1 y 2.5 son importantes porque ahí se generan gran parte de las absorciones que caracterizan el espectro de ciertos minerales y rocas.
SATÉLITES Y PLATAFORMAS
El concepto de satélite hace referencia a las plataformas que son puestas en órbita en forma artificial, alrededor de la Tierra y en los cuales son colocados dispositivos llamados sensores. La primera generación de satélites en su etapa experimental se inició en 1972 con el lanzamiento del Landsat/MSS, la segunda generación (1986 a 1997) fue de uso operacional y la tercera generación desde 1998 viene siendo la etapa de comercialización. Los que se encuentra operando son, entre otros:
Landsat TM: Puede ser muy efectivo para el trabajo regional. Con técnicas de procesamiento avanzadas para distinguir la alteración del hipógeno, TM tiene bandas anchas y una buena relación señal / ruido, por lo que puede proporcionar excelentes imágenes regionales. Los píxeles de TM de 30m y la gran cobertura aérea de 180 × 180 km hacen que sea una base de datos regional atractiva y rentable. Dadas las pocas bandas espectrales disponibles en Landsat TM, la alteración principal detectada es simplemente arcilla y óxido de hierro. Las imágenes fueron generadas originalmente por relaciones de banda simples, pero incluían muchas anomalías falsas como la vegetación.
ASTER: Tiene cinco bandas espectrales en el SWIR (en comparación con la banda única 7 del Landsat TM) y estas bandas adicionales permiten distinguir entre grupos de arcillas, sulfatos, carbonatos y otros minerales, las cinco bandas térmicas de 90 m que pueden mapear sílice, pero incluso con estos píxeles muy grandes, la relación señal / ruido es pobre y los resultados son variables. Un punto a favor es que puede hacer algunas distinciones importantes entre los ensamblajes argílicos y argílicos avanzados, así como la mineralogía propilítica y fílica. Es por eso mejor aprovechado en áreas de menor superficie, pero en donde se tiene el interés de obtener la identificación de minerales de alteración aplicables a los diferentes modelos de yacimientos. ASTER puede ser todo lo que se requiere para el trabajo a escala prospectiva, siempre que vaya acompañado con la espectroscopía de campo. Sin embargo, el archivo ASTER es joven y muchas áreas aún no tienen imágenes aceptables en el archivo que estén libres de nubes y tomadas en la época correcta del año.
Una encuesta hiperespectral puede revelar patrones de zonificación y conjuntos minerales distintos que pueden llevar años encontrar (o nunca encontrar) con otros métodos. Los levantamientos hiperespectrales generalmente se realizan de 1 a 5 m de píxeles, y pueden integrarse efectivamente con un programa de perforación y levantamientos geofísicos en tierra. Esto puede requerir grandes costos de movilización, pero la cooperación entre empresas y agencias puede compartir estos costos y minimizar en gran medida el gasto general.
AVIRIS: Fue desarrollado por el Jet Propulsion Laboratory y tiene un archivo de datos sobre pequeñas partes de los Estados Unidos. Los datos de otros países son escasos principalmente porque el sensor está montado en un avión espía U2, por lo que es más conveniente y menos costoso usar otros sistemas comerciales. Registra 224 bandas entre 0.4 y 2.5 con un intervalo de 10 en cada banda. Por lo cual es considerado que posee una resolución espectral extremadamente fina. Ha sido usado para exploraciones de Goldfield en Nevada (US) en un sistema de oro de alta sulfuración, se analizó relaves para determinar el mineral de alteración dominante y revelaron un espectro de alunita, esta imagen fue muy precisa al compararlo con el espectro de alunita de laboratorio.
Fuente: Pérez, D. (2007). Introducción a los Sensores Remotos, aplicaciones en Geología. Buenos Aires, Argentina. Laboratorio de Tectónica Andina.
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