Libro Electronico Pagina 6

El nivel de los usuarios, la decisión de elegir, adquirir e integrar una imagen satelital o una fotografía aérea , constituye la etapa principal y una de las más importantes en la investigación. Contrariamente a lo que se acostumbra, el proceso de la toma de decisión de compra no es un momento previo al estudio propiamente dicho, pero sí el inicio primordial del estudio mismo. Durante esta etapa, el usuario, teniendo en cuenta los límites y beneficios que puede aportar una imagen o una fotografía a su estudio, tratará de optimizar su compra. Puede presentarse también el caso de una institución en donde existen compras variadas, periódicas y clasificadas en una biblioteca de imágenes accesibles a través de lo que se llama comúnmente un catálogo de imágenes o de fotografías aéreas. Estar en el primer caso o en el segundo, trae un grado de diferencias apreciables: En el primero, el usuario determina las condiciones óptimas de la imagen en función de las características de su proyecto; sin embargo, en el segundo caso, el usuario trata de conciliar las condiciones óptimas del proyecto con el catálogo institucional.

El proceso de elección en un caso o en otro, pone en marcha un acercamiento diferente, pero no del todo opuesto, como lo veremos más adelante. Los dos casos comparten numerosas condiciones y preocupaciones comunes.

La elección de una imagen satelital o foto aérea es un proceso de toma de decisión que obedece a condiciones, criterios y a una oferta de imágenes generalmente limitada en el tiempo y en el espacio (el satélite Spot pasa a la vertical de un mismo punto de la tierra cada 26 días).

Las condiciones de la elección se pueden resumir en tres puntos importantes:

- Conocimiento previo de la zona y del fenómeno estudiado para determinar con precisión el alcance espacial de la imagen, la (las) fecha(s) de la toma deseada y el ambiente óptimo de la toma.

- Identificación de las características radiométricas y espaciales de los objetos geográficos que integran el tema de estudio.

- El potencial financiero disponible para la compra de imágenes, por una parte y, por otra, la posibilidad de gastar en tratamientos de integración sofisticados.

Los criterios de elección determinarán el tipo de imagen o de fotografía aérea necesaria para llevar a cabo su estudio; en este paso se aconseja fijarse unos intervalos de maniobra para poder negociar su adquisición, la oferta en estos tipos de materiales no es demasiado extendida .

Los criterios de la elección consisten en una concretización de las condiciones enumeradas anteriormente en características y especificaciones de la imagen a comprar. Como criterios se pueden fijar: Una resolución radiométrica y espacial, un ángulo de toma, la tasa tolerada de la superficie de la imagen cubierta por la nubosidad o nieve, los precios, etcétera.

Después de haber determinando los criterios fijados a nuestra adquisición, se busca a proveedores que ofrezcan un producto cercano a nuestras necesidades. Podemos dirigirnos directamente a las oficinas de venta de las propias empresas titulares de los derechos de explotación del satélite o con sus múltiples distribuidores más cercanos.

Actualmente la mayoría de las empresas poseen portales en la web en donde se puede descargar el catálogo de ventas, desplegar la base de datos de imágenes disponibles y operar su compra desde el asiento de su oficina. La mayoría de las empresas ofrecen también el servicio de programación en caso que se requiera una toma de imagen futura a una fecha determinada. Los mismos servicios pueden ofrecer otras opciones de toma, como las cámaras aerotransportadas o fotografías aéreas.

Para poder operar una compra de imagen satelital o de fotografía aérea, es necesario tener lo siguiente:

- Las coordenadas geográficas del polígono de la zona de estudio o el número de la (s) escena (s) cubriendo la misma zona de estudio.

- Un intervalo de fechas para buscar en el catálogo si la toma deseada existe o, en caso contrario, programar una toma futura.

- El formato de almacenamiento deseado (BIL, BSQ, TIF, BMP, IMG, etcétera).

- El tipo de soporte deseado (cinta magnética, disquet, CD-ROM, etcétera).

- En caso de que el pedido sea para realizar fotografías aéreas, es necesario especificar la escala, parámetros de vuelo, el tipo y el tamaño del soporte.

Una vez que la imagen es adquirida, el proceso de integración constituye el paso previo antes del tratamiento. Para operar este paso es necesario tener una computadora potente y un software para manejar y tratar la imagen. Dependiendo del nivel de tratamiento de la imagen adquirida, la interface software/usuario de los requerimientos de análisis y del uso esperado de los datos generados en el proceso de integración, puede ser diferente de un caso a otro.

Por corrección radiométrica se entiende el proceso que consiste en igualar el registro de los detectores mediante un modelo generalmente lineal. Actualmente, la mayoría de las empresas ponen en el mercado imágenes básicamente tratadas con este nivel de precisión.

La corrección geométrica consiste en eliminar de la imagen el efecto sistemático, panorámico, de rotación y curvatura de la Tierra y de la variación de altitud del satélite con respecto del elipsoide de referencia. El proceso de corrección consiste en operar un remuestreo al paso indicado por la resolución geométrica del propio satélite. Actualmente, este nivel de corrección es ofrecido por las empresas de venta de imágenes.

Georreferenciación

La georreferenciación consiste en un proceso de referenciación de la imagen adquirida dentro de un registro cartográfico escogido por el usuario. La corrección puede operarse bajo una óptica bidimensional, utilizando puntos de apoyo de un sistema cartográfico conocido como UTM o Lambert y, mediante una traslación en X y Y, se corrige la imagen con un error cuadrático medio fijado por el usuario teniendo en cuenta las características de la imagen y sus niveles de precisión.

Para operar una georreferenciación bidimensional, es necesario determinar de una manera segura los parámetros del nuevo sistema de referenciación como son:

La noción de proyección cartográfica se entiende como el proceso de transformación de las coordenadas esferoides en coordenadas planas y viceversa. A manera de ejemplo: las proyecciones Transversal Mercator, Lambert Conforme Cónica, Alberts Cónica de Igual Área, constituyen algunas de entre muchas proyecciones disponibles actualmente en diferentes softwares de Sistemas de Información Geográfica (SIG) y tratamiento de imágenes satelitales.

El datum es definido por la elipsoide de referencia caracterizada por un subeje mayor y menor, una localización inicial, una referencia a la dirección del norte (el acimut) y la distancia entre el geodo y la elipsoide en el punto de localización inicial. Bajo esta óptica los datums pueden ser locales, regionales o continentales. Pueden ser también diversos obedeciendo cada uno a un concepto diferente en el cálculo de la longitud y latitud. A manera de ejemplo NAD 27 ó NAD 84 son dos datums usados en EUA, el usuario puede encontrar otros en la mayoría de los softwares que se dedican a los SIG y el tratamientos de imágenes satelitales.

La transformación de un sistema de referenciación a otro, es ajustado según el modelo de transferencia siguiente:

En el caso de un ajuste lineal el modelo genera dos ecuaciones intermediarias para el ajuste:

A partir de estas ecuaciones se calculan dos ecuaciones finales de transferencia:

Sobre la base de estas dos últimas ecuaciones, se hace al cálculo de la nuevas coordenadas de la imagen teniendo en cuenta los residuales generados en este cálculo. En efecto, la calidad de la transferencia es medida con los residuales y cada vez que éstos son mínimos o la transferencia es considerada exitosa. Como indicador de los residuales, se puede utilizar el error medio cuadrático (EMC), estimado con la ecuación siguiente:

El EMC calculado por cada punto de apoyo indica el grado de ajuste del punto en la imagen de salida. En caso que el usuario estime que el EMC del punto es alto, tiene la elección entre borrarlo del cálculo o volver a generarlo con más precauciones. El EMC promedio para todos los puntos nos indica que tanto la imagen de salida será ajustada a la imagen de referencia o al mapa de referencia. Sabiendo que el tamaño del pixel de Landsat-Tm es de 30 metros, un EMC promedio de salida de 4 pixeles equivale a una desviación de 120 metros, una desviación de esta magnitud en el medio urbano es intolerable.

En los estudios urbanos se aconseja tener un EMC promedio de menos de un pixel, pero las condiciones que permiten tales resultados no son accesibles a todos los usuarios y mucho menos a los principiantes. El proceso de georreferenciación es una operación sumamente complicada y altamente condicionada por la experiencia del usuario y la calidad cartográfica del documento de referencia. Comprar una imagen georreferenciada puede constituir una alternativa a un esfuerzo a veces frustrante.

La determinación del modelo de transferencia de coordenadas cartográficas no significa el fin del proceso de la georreferenciación. A este nivel del tratamiento es necesario prevenir un nuevo modelo para la transferencia de los valores digitales (VD) de la imagen original hacia los pixeles de la misma imagen corregida. En efecto, la corrección de coordenadas cartográficas no contempla una transferencia de los VD a sus pixeles respectivos una vez que la transferencia de coordenadas está procesada. Para la creación de esta nueva matriz de pixeles, se usan según el caso, tres modelos de interpolación y cada uno de ellos presenta beneficios e inconvenientes:

1) Vecino más próximo: El cálculo asigna al VD del pixel más próximo en la imagen a corregir hacia el pixel de la imagen corregida. El método es un algoritmo liviano, pero presenta algunos problemas al transferir rasgos lineales, como son las carreteras, los canales y otras infraestructuras longitudinales.

2) Interpolación bilineal: Toma en cuenta durante la transferencia los cuatro vecinos más cercanos en la imagen a corregir, operando un promedio ponderado por la distancia del pixel a corregir frente al pixel corregido. El inconveniente de este método es su tendencia a provocar una atenuación de los contrastes a través de una homogeneización local.

3) Convulsión cúbica: Parecida a la interpolación bilineal, pero en este caso se usan para el cálculo los 16 pixeles (los vecinos más cercanos y los vecinos más cercanos de estos últimos). Con este cálculo, los efectos visuales son altamente mejores aunque el algoritmo de cálculo es bastante pesado.

Como acabamos de verlo, la georreferenciación es un proceso arduo y genera cambios que pueden ser significativos para la nueva imagen corregida. A pesar del gasto en el tiempo y el grado de alteración de la información, este proceso sigue siendo presentado como un paso previo a todo tratamiento de imágenes, idea que no compartimos en lo absoluto. Es verdad que las aplicaciones orientadas hacia la cartografía, la realización de mosaicos y los estudios diacrónicos obligan a los usuarios de imágenes a operar la georreferenciación, pero de ahí a generalizar el tratamiento a todo, nos parece un poco injustificado. En efecto, la mayor parte de los tratamientos en la teledetección no son condicionados por una referenciación cartográfica y la integración a un sistema de información geográfica no constituye un paso obligado en la estrategia de estudio de cada usuario. En esta óptica, se aconseja trabajar con las imágenes burdas y en caso que se presente una necesidad de georreferenciación, operar el proceso sobre los resultados del tratamiento como son las clasificaciones o extracciones temáticas.

La presencia del relieve en nuestras zonas de estudio es sujeta a generar una alteración de la iluminación como producto de la interacción del ángulo y el acimut de los rayos solares con la pendiente del terreno de estudio. Estas alteraciones llamadas efectos topográficos, son exageradas con tomas de imágenes temprano en la mañana o en el atardecer, al momento en que el ángulo solar está a su óptimo.
La corrección de estos defectos desencadena procesos muy complicados basados en el fraccionamiento de imágenes. El fraccionamiento de la imagen es operado a través de la subdivisión de los canales según la altitud, la pendiente y categorías del aspecto de la iluminación. Estas fracciones de la imagen se clasificarán aparte y sus resultados serán agregados a la clasificación general.
Otra solución más fácil y al alcance de todo los usuarios consiste en la división de canales infrarrojo y rojo para reducir los efectos topográficos como en lo siguiente: