Principios de la Teledetección-Centro de Imágenes, Detección y Procesamiento a Distancia, CRISP
Interpretación de Imágenes de Teledetección Óptica
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A menudo se utilizan cuatro tipos principales de información contenida en una imagen óptica para la interpretación de imágenes:
- Información radiométrica (es decir, brillo, intensidad, tono),
- Información Espectral (es decir, color, tono),
- Información textural,
- Información Geométrica y contextual.
Se ilustran en los siguientes ejemplos.
Imágenes pancromáticas
Una imagen pancromática consta de una sola banda. Por lo general, se muestra como una imagen de escala de grises, es decir, el brillo mostrado de un píxel en particular es proporcional al número digital de píxeles que está relacionado con la intensidad de la radiación solar reflejada por los objetivos en el píxel y detectada por el detector. Por lo tanto, una imagen pancromática puede interpretarse de manera similar como una fotografía aérea en blanco y negro de la zona. La información radiométrica es el tipo de información principal utilizado en la interpretación.
Una imagen pancromática extraída de una escena pancromática PUNTUAL a una resolución del suelo de 10 m. La cobertura del suelo es de aproximadamente 6,5 km (ancho) por 5,5 km (altura). El área urbana en la parte inferior izquierda y un claro cerca de la parte superior de la imagen tienen una alta intensidad de reflejo,mientras que las áreas con vegetación en la parte derecha de la imagen son generalmente oscuras. Las carreteras y los bloques de edificios de la zona urbana son visibles. Se puede ver un río que fluye a través del área con vegetación, cortando la esquina superior derecha de la imagen. El río parece brillante debido a los sedimentos, mientras que el mar en el borde inferior de la imagen parece oscuro.
Imágenes multiespectrales
Una imagen multiespectral consta de varias bandas de datos. Para la visualización visual, cada banda de la imagen puede mostrarse una banda a la vez como una imagen de escala de grises, o en combinación de tres bandas a la vez como una imagen compuesta de color. La interpretación de una imagen compuesta de color multiespectral requerirá el conocimiento de la firma de reflectancia espectral de los objetivos en la escena. En este caso, el contenido de información espectral de la imagen se utiliza en la interpretación.
Las tres imágenes siguientes muestran las tres bandas de una imagen multiespectral extraída de una escena multiespectral PUNTUAL con una resolución del suelo de 20 m. El área cubierta es la misma que la que se muestra en la imagen pancromática anterior. Tenga en cuenta que las bandas XS1 (verde) y XS2 (roja) se ven casi idénticas a la imagen pancromática que se muestra arriba. En contraste, las áreas con vegetación ahora aparecen brillantes en la banda XS3 (infrarrojo cercano) debido a la alta reflectancia de las hojas en la región de longitud de onda del infrarrojo cercano. Se pueden identificar varios tonos de gris para las áreas con vegetación, correspondientes a diferentes tipos de vegetación. La masa de agua (tanto del río como del mar) aparece oscura en la banda XS3 (cerca de IR).
SPOT XS1 (banda verde)
SPOT XS2 (banda roja)
SPOT XS3 (Cerca de la banda IR)
Imágenes compuestas de color
Para mostrar una imagen compuesta de color, se utilizan tres colores primarios (rojo, verde y azul). Cuando estos tres colores se combinan en varias proporciones, producen diferentes colores en el espectro visible. La asociación de cada banda espectral (no necesariamente una banda visible) a un color primario separado da como resultado una imagen compuesta de color.
Compuesto de color verdadero
Si una imagen multiespectral consta de las tres bandas visuales de color primario (rojo, verde, azul), las tres bandas pueden combinarse para producir una imagen de “color verdadero”. Por ejemplo, las bandas 3 (banda roja), 2 (banda verde) y 1 (banda azul) de una imagen LANDSAT TM o una imagen multiespectral IKONOS se pueden asignar respectivamente a los colores R, G y B para su visualización. De esta manera, los colores de la imagen compuesta de color resultante se asemejan mucho a lo que observarían los ojos humanos.
Una imagen IKONOS en color verdadero de resolución de 1 m.
Compuesto de falso color
La asignación de color de pantalla para cualquier banda de una imagen multiespectral se puede hacer de una manera totalmente arbitraria. En este caso, el color de un objetivo en la imagen mostrada no tiene ninguna semejanza con su color real. El producto resultante se conoce como imagen compuesta de color falso. Hay muchos esquemas posibles para producir imágenes compuestas de colores falsos. Sin embargo, algunos esquemas pueden ser más adecuados para detectar ciertos objetos en la imagen.
A continuación se muestra un esquema compuesto de color falso muy común para mostrar una imagen multiespectral PUNTUAL:
G = XS2 (banda roja)
B = XS1 (banda verde)
Este esquema compuesto de colores falsos permite detectar fácilmente la vegetación en la imagen. En este tipo de imágenes compuestas de falsos colores, la vegetación aparece en diferentes tonos de rojo dependiendo de los tipos y condiciones de la vegetación, ya que tiene una alta reflectancia en la banda NIR (como se muestra en el gráfico de la firma de reflectancia espectral).
El agua clara aparece de color azulado oscuro (mayor reflectancia de banda verde), mientras que el agua turbia aparece cian (mayor reflectancia roja debido a sedimentos) en comparación con el agua clara. Los suelos desnudos, las carreteras y los edificios pueden aparecer en varios tonos de azul, amarillo o gris, dependiendo de su composición.
Imagen PUNTUAL multiespectral compuesta de falso color:
Rojo: XS3; Verde: XS2; Azul: XS1
A continuación se muestra otro esquema compuesto de falso color común para mostrar una imagen óptica con una banda infrarroja de onda corta (SWIR):
G = banda NIR (banda 3 SPOT 4, banda 4)
B = Banda roja (banda SPOT4 2, banda Landsat TM 3)
Un ejemplo de esta pantalla compuesta de color falso se muestra a continuación para una imagen de SPOT 4.
Composición en falso color de una imagen multiespectral de SPOT 4, incluida la banda de SWIR:
Rojo: banda de SWIR; Verde: banda de NIR; Azul: Banda roja. En este esquema de visualización, la vegetación
aparece en tonos de verde. Los suelos desnudos y las áreas despejadas parecen morados o magenta.
La zona de color rojo brillante a la izquierda es la ubicación de los incendios activos.
Un penacho de humo procedente del lugar del fuego activo tiene un color azulado tenue.
Compuesto en falso color de una imagen multiespectral de SPOT 4 sin mostrar la banda SWIR:
Rojo: Banda NIR; Verde: Banda roja; Azul: Banda verde. La vegetación aparece en tonos rojos.
El penacho de humo aparece de color blanco azulado brillante.
Material compuesto de color natural
En el caso de las imágenes ópticas que carezcan de una o más de las tres bandas visuales primarias de color (es decir, rojo, verde y azul), las bandas espectrales (algunas de las cuales pueden no estar en la región visible) podrán combinarse de manera que la apariencia de la imagen mostrada se asemeje a una fotografía en color visible, es decir, vegetación en verde, agua en azul, suelo en marrón o gris, etc. Muchas personas se refieren a este compuesto como un compuesto de “color verdadero”. Sin embargo, este término es engañoso, ya que en muchos casos los colores solo se simulan para parecerse a los colores “verdaderos” de los objetivos. Se prefiere el término “color natural”.
El sensor multiespectral SPOT HRV no tiene banda azul. Las tres bandas, XS1, XS2 y XS3 corresponden a las bandas verde, roja y NIR respectivamente. Pero se puede producir un compuesto de color natural razonablemente bueno mediante la siguiente combinación de las bandas espectrales:
G = (3 XS1 + XS3) / 4
B = (3 XS1-XS3)/4
donde R, G y B son los canales de color de la pantalla.
Imagen PUNTUAL MULTIESPECTRAL compuesta de color natural:
Rojo: XS2; Verde: 0,75 XS2 + 0,25 XS3; Azul: 0,75 XS2-0,25 XS3
Índices de vegetación
Se pueden combinar diferentes bandas de una imagen multiespectral para acentuar las áreas con vegetación. Una de estas combinaciones es la relación entre la banda del infrarrojo cercano y la banda roja. Esta relación se conoce como Índice de Vegetación de Relación (RVI)
Dado que la vegetación tiene una alta reflectancia NIR pero una baja reflectancia roja, las áreas con vegetación tendrán valores de RVI más altos en comparación con las aeras sin vegetación. Otro índice de vegetación comúnmente utilizado es el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) calculado por
Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) derivado de la imagen del PUNTO anterior
En el mapa NDVI que se muestra arriba, las áreas brillantes están con vegetación, mientras que las áreas no cubiertas (edificios, claros, ríos, mar) generalmente son oscuras. Tenga en cuenta que los árboles que bordean las carreteras son claramente visibles como elementos lineales grises contra el fondo oscuro.
La banda NDVI también puede combinarse con otras bandas de la imagen multiespectral para formar una imagen compuesta de color que ayude a discriminar diferentes tipos de vegetación. A continuación se muestra un ejemplo de este tipo. En esta imagen, la asignación de color de la pantalla es:
G = (XS3 – XS2)/(XS3 + XS2) (banda NDVI)
B = XS1 (banda verde)
NDVI Composición de color de la imagen del PUNTO: Rojo: XS3; Verde: NDVI; Azul: XS1.
En esta imagen compuesta de color se pueden distinguir al menos tres tipos de vegetación: áreas verdes, amarillas brillantes y amarillas doradas. Las áreas verdes consisten en árboles densos con dosel cerrado. Las áreas de color amarillo brillante están cubiertas de arbustos o árboles menos densos. Las áreas de color amarillo dorado están cubiertas de hierba. Las áreas no vegetadas aparecen en azul oscuro y magenta.
Información textural
La textura es una ayuda importante en la interpretación de imágenes visuales, especialmente para imágenes de alta resolución espacial. A continuación se muestra un ejemplo. También es posible caracterizar numéricamente las características de la textura, y existen algoritmos para la descripción automática asistida por computadora de diferentes texturas en una imagen.
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Esta es una imagen en color de resolución panorámica de IKONOS de 1 m de una plantación de palma aceitera. La imagen mide 300 m de ancho. A pesar de que el color general es verde en todas partes, se pueden identificar tres tipos distintos de cobertura terrestre a partir de la textura de la imagen. El parche triangular en la esquina inferior izquierda es la plantación de palma aceitera con palmeras maduras. Se pueden ver árboles individuales. La textura predominante es el patrón regular formado por las copas de los árboles. Cerca de la parte superior de la imagen, los árboles están más cerca entre sí, y las copas de los árboles se fusionan, formando otro patrón de textura distintivo. Esta área probablemente está inhibida por arbustos o árboles abandonados con maleza alta y arbustos entre los árboles. En la esquina inferior derecha, el color es más homogéneo, lo que indica que probablemente es un campo abierto con césped corto. |
El uso de características geométricas y contextuales para la interpretación de imágenes requiere cierta información a priori sobre el área de interés. Las” claves interpretativas ” comúnmente empleadas son: forma, tamaño, patrón, ubicación y asociación con otras características familiares.
La información contextual y geométrica desempeña un papel importante en la interpretación de imágenes de muy alta resolución. Las características familiares visibles en la imagen, como los edificios, los árboles al borde de la carretera, las carreteras y los vehículos, hacen que la interpretación de la imagen sea sencilla.
Esta es una imagen de IKONOS de un puerto de contenedores, evidenciada por la presencia de barcos, grúas y filas regulares de contenedores rectangulares. El puerto probablemente no esté funcionando a su máxima capacidad, ya que se pueden ver espacios vacíos entre los contenedores.
Esta imagen muestra una plantación de palma aceitera adyacente a un bosque talado en Riau, Sumatra. El área de la imagen es de 8,6 km por 6,4 km. El patrón de cuadrícula rectangular que se ve aquí es una característica principal de las plantaciones de palma aceitera a gran escala en esta región.
Esta imagen de PUNTO muestra el desmonte que se está llevando a cabo en un bosque talado. Las regiones de color rojo oscuro
son los bosques restantes. Se pueden ver huellas que se entrometen en los bosques, lo que implica algunas actividades de tala
en los bosques. Las huellas de tala también se ven en las áreas despejadas
(áreas verdosas oscuras). Es obvio que las actividades de desmonte se llevan a cabo con ayuda de incendios.
Se puede ver un penacho de humo que emana de un sitio de incendios activos.
Teledetección óptica
Teledetección infrarroja
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