Trabajar con datos satelitales en Global Mapper

Cuando el sol brilla, proporciona radiación electromagnética a la Tierra, una parte de la cual detectamos como luz. Diferentes materiales, superficies y características reflejan esta energía de distintas maneras. El rango más conocido de radiación electromagnética es la luz visible —la luz que nuestros ojos detectan y utilizan para percibir el mundo visible que nos rodea— que se encuentra entre las longitudes de onda de 380 a 720 nanómetros. El espectro completo de radiación electromagnética abarca muchas longitudes de onda, y rangos específicos de esta energía causan ciertos efectos o se utilizan para fines particulares. Por ejemplo, la luz ultravioleta, la luz que causa las quemaduras solares, tiene una longitud de onda de 300 a 380 nanómetros, mientras que la energía utilizada por los rayos X es aún más corta, con una longitud de onda de 0.03 a 300 nanómetros. Hacia el otro extremo del espectro, la radiación de microondas tiene una longitud de onda de aproximadamente 1 milímetro a 30 centímetros.

Los datos satelitales se generan registrando la radiación electromagnética reflejada y emitida en rangos específicos de longitud de onda. Cuando un satélite en órbita terrestre sobrevuela una zona, sensores avanzados registran la energía emitida y reflejada de vuelta al espacio desde la superficie terrestre. Estos datos se entregan finalmente en formato ráster, donde cada píxel representa un valor de reflectancia de radiación variable.

Los datos recopilados por satélite dividen los rangos de energía reflejada por longitud de onda en capas de imagen separadas para la misma escena. Cada una de estas capas se denomina banda, y cada banda puede ser una capa ráster independiente con un único valor asociado a cada píxel. Una fuente común de datos satelitales es Landsat 8 (OLI), que utiliza las siguientes designaciones de banda para distinguir la reflectancia de diferentes longitudes de onda de radiación electromagnética.

Fuente: ¿Cuáles son las mejores bandas espectrales de Landsat para usar en mi investigación?

Los datos de Landsat 8 y otros datos recopilados por satélite se pueden descargar desde EarthExplorer , un portal de descarga de datos alojado por el USGS. El cuadro de diálogo de fuentes de datos en línea de Global Mapper contiene un enlace directo a EarthExplorer en la carpeta Imágenes. Al conectarse a esta fuente, se abrirá el sitio de descarga EarthExplorer del USGS en un navegador web y se utilizarán los límites de la pantalla actual de Global Mapper como área de interés para la descarga de datos, lo que facilita la búsqueda y descarga de datos satelitales para un área de proyecto.

Creación de imágenes multiespectrales

La combinación de datos de diferentes bandas en una sola capa multiespectral permite visualizar detalles adicionales de un área. En Global Mapper, las imágenes multiespectrales se crean cargando las bandas por separado y exportándolas como una única imagen ráster multibanda. 

Para obtener una imagen con colores naturales a partir de las bandas individuales, combine las bandas roja, verde y azul durante la exportación. Esto da como resultado una imagen de aspecto natural, similar a cómo percibiríamos el paisaje de la zona. 

Las bandas roja, verde y azul, bandas 4, 3 y 2 de los datos de Landsat 8, se combinan para generar una imagen satelital en color natural. 

La manipulación de las bandas que aparecen en una imagen puede revelar características específicas de la escena. La superposición de las bandas de infrarrojo cercano, rojo y verde crea una imagen de falso color, a menudo denominada imagen infrarroja en color. Dado que se sabe que la clorofila, presente en la vegetación sana, refleja la luz infrarroja cercana, esta combinación de bandas resulta útil para identificar vegetación sana. 

A partir de los datos de Landsat 8, se exportan las bandas 5, 4 y 3 para generar una imagen de infrarrojo cercano. En este resultado, las áreas rojas indican vegetación sana. 

Aunque solo se utilizarán tres bandas de datos para mostrar una imagen, Global Mapper puede exportar archivos de datos multibanda que contienen todas las bandas de un área específica. Al exportar siete bandas de uso común a un único archivo multibanda, el orden y la visualización de las bandas se pueden modificar y configurar en el cuadro de diálogo Opciones de capa. 

La pestaña Configuración de bandas ofrece numerosas combinaciones de bandas predefinidas para fuentes comunes de datos satelitales. La combinación de bandas de falso color 6, 5 y 4 puede ser útil para el análisis agrícola, ya que muestra claramente las áreas vegetadas en verde y las áreas de campo estériles en rosa y magenta. 

 

 

Afilado de sartenes

Los datos satelitales suelen recopilarse con una resolución menor que las imágenes aéreas de menor altitud. Los datos de Landsat 8 mostrados arriba tienen una resolución espacial de 30 metros, lo que significa que cada píxel representa una sección de 30 x 30 metros de la superficie terrestre. El satélite Landsat también recopila una banda pancromática de datos con una resolución de 15 metros que captura datos de reflectancia para un rango más amplio de longitudes de onda. 

La banda pancromática de mayor resolución se utiliza junto con la imagen en color natural en el proceso de nitidez pancromática para mejorar el nivel de detalle y el color de la imagen multiespectral. 

 

Cálculo ráster

Además de superponer los valores de las bandas para generar un mapa que muestre las características y los materiales específicos de la escena, las bandas individuales se pueden usar en la Calculadora Ráster de Global Mapper para extraer aún más información. Dado que diversos estudios han demostrado cómo interactúan las diferentes superficies y elementos con la radiación electromagnética, se pueden aplicar fórmulas utilizando los valores de reflectancia energética de los píxeles correspondientes de múltiples bandas para obtener nuevas capas de datos. 

La Calculadora Ráster ofrece numerosas fórmulas predefinidas para cálculos comunes, con varias variaciones que reflejan las diferencias en la estructura de bandas de los datos de origen. También permite introducir fórmulas y expresiones matemáticas personalizadas para crear nuevas capas ráster. 

En el siguiente ejemplo, se utilizan las bandas verde e infrarroja cercana de los datos de Landsat 8 para calcular el Índice de Diferencia Normalizada del Agua (NDWI) de un área. Esta fórmula, ampliamente utilizada, detecta la presencia de agua en el medio ambiente y resulta útil para el monitoreo y la evaluación de humedales frágiles. 

La fórmula NDWI de Landsat 8 seleccionada en Global Mapper nombra correctamente estas bandas en la fórmula B3 y B5.

El índice NDWI utiliza una escala de -1 a +1 para indicar la presencia de agua en el entorno. Los valores positivos, mostrados en azul, indican la presencia de masas de agua en esta escena. 

Comprender cómo interactúan las diferentes longitudes de onda de la luz con superficies específicas y cómo se reflejan en ellas permite obtener abundante información sobre la cobertura del suelo y el tipo de superficie a partir de datos satelitales disponibles gratuitamente. Al estar estos datos basados ​​en píxeles, las capas se pueden utilizar con todas las herramientas de análisis ráster que ofrece Global Mapper. 

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Referencias: 

¿Cuáles son las mejores bandas espectrales de Landsat para usar en mi investigación? , USGS, www.usgs.gov/faqs/what-are-best-landsat-spectral-bands-use-my-research?qt-news_science_products=0#qt-news_science_products.

Campbell, James B., y Randolph H. Wynne. Introducción a la teledetección . Quinta edición, Guilford Press, 2011.