Teledeteccion ambiental listo

TELEDETECCIÓN
AMBIENTAL
La observación de la Tierra desde el Espacio

Emilio C h u v i e c o Salinero

c ie n c ia

I.* edición: mayo de 2002
3.' edición actualizada: septiembre de 2008

C 2002 y 2008: Emilio Chuvieco

Derechos csclusivos de edición en español
reservados para todo el mundo:
O 2002 y 2008: Editorial Ariel. S. A.
Avenida Diagonal. 662, 6* planta. 08034 Barcelona (España)

ISBN: 978-84-344-8073-3

Depósito legal: B. 36.458-2008

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Botánica, 176-178
08901 L’Hospitalet

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ÍNDICE

P resen ta ció n ....................................................................................................................................13

PKIMI'KA?ARTr

LA OBTENCIÓN DH LA IMAGEN

C 1___.Nociones introductorias ....................................................................... ........... L
a p it u l o I
1. Definición v o b je tiv o s........................................................................................ >7
2. U n g o c o J e h i s t o r i a .......................................................................................................................... ............... 21
I __Desarrollo,actual . ............................ ....................................................
4. Aspectos legales de la teledeiección.................................................................. .......... 32
3. Lu:> ventaja» de la observación espacial............................................................... ...........33
5 . 1. C o b e r t u r a g l o b a l y e x h a u s t i v a d e la s u p e r f i c i e t e r r e s t r e ..............................................34
5.2. Perspectiva panorám ica.......................................................................... ...........34
5.3. Observación multiescala y no destructiva.............................................. 36
5.4. información sobre regiones no visibles dele sp e c tro ............................. 36
5.5. Cobertura repetitiva................................................................................ 36
5.6. Transmisión inmediata............................................................................. 37
5.7. Formato digital.....................................................................................................38
6. í'ucnlci bibliourálicas........................................................................................ 40

Capitulo 2. Principios físicos de la tekdetccción . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
L_FmHLuncmw de la observ ación remuta............................................................... .......... é l
2 ._El espectro electromagnético . . . . . . . . _____ 45
3. Términos y unidades de medida........................................................................... 48
4. Principios y leyes de la radiación electromagnética.......................................... 49
5. 1:1 d o m i n i o s o l a r d e l e s p e c t r o ...................................................................................................... ...............52
Características de la radiación solar. Interacción con las aihienas te
rrestres. . ....... ^ ................................................... — _ _________¿2
_
5.2. M e d io s p a ra o b t e n e r í i n n a s e s p e c t r a le s ;............................................................. 59
5.3 .__Bibliotecas e s p e c t r a l e s . _____59
5.4. Comportamiento espectral de la vegetación en el espectro óptico . . . 60
5.5. El suelo en el espectro ó p tic o ................................................................. 64
5.6. El agua en el espectro ó p tic o ............................................................................65
6. Kl dominio del infrarrojo té rm ic o ..................................................................... 67
6.1. Características de la radiación energética en el infrarrojo térmico . . . 67
6.2. Comportamiento espectral de la vegetación en el infrarrojo térmico . . 70
6.3. Los suelos y el agua en el dominio térm ico...................................................... 7J
7. I.a región de las micro-onctas.......................................................................................... 73

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8 T E L E D E T E C C IÓ N A M B IE N T A L

7.1. Características de la radiación energética en lu región de las micro-
ondas_______________ i _______________________ __________________ 23
_
7.2. Características de la vegetación en la región de las micro-ondas . . . . 80
7.3. Características del suelo y el agua en la región de las micro-ondas. . . 8»
8. Interacciones de la atmósfera con la radiación electro-magnética................... 82
¿LL_______________________________________________ ________ ________ £3
8.2. Dispersión atm o sférica........................................................................... 84
8.3. Emisión atmosférica............................................................................................86

CapItuio 3. Sensores y satélites de te le d e te c c ió n ..................................................... 87
1. Tipos de sensores................................................................................................ ...........87
2_ Resolución de un sistema sensor____ _________ _________ _ ____ ___________ &
_ _ &
2.1. Resolución esp acial................................................................................ .......... 88
2.2. Resolución espectral................................................................................ 90
2.3. Resolución radiométrica.......................................................................... 92
2.4. Resolución temporal................................................................................ 95
2.5 Resolución a n g u la r ................................................................................ 97
2.6. Relaciones entre los distintos tipos de resolución.................................. 97
3. Sensores p asiv o s................................................................................................. 99
3.1. Cámaras analógi c a s ............................................................................................ 99
3.2. Exploradores de barrido........................ ................................................. 104
3.3. Exploradores de empuje .......................................................................... 107
i A __ C¿maiaa..dg.vidcü___ .__________ ____________ _____________________lliH
U l _Radiómetros de m icro-ondas.................................................................. .........LLÜ
± __S.en&Q£gs..aciLV.os^-a..a...-J. ^ - , - ^ . ^ . _ ,____ ,__ ______________Lii
_
4 J ___^ ________________ _____ ■ ____ Lü
4J>. L tdar..................................... .. .................. ... . . . , ................, . . ._____ m
5._Plataformas de teledetección espacial.................................................................. 122
5.1. El programa Landsat.............................................................................. 124
5.1.1. Características orbitales........................................................... 125
5.1.2. Instrumentos de o b serv ació n ................................................. 126
5.1.3. El futuro del programa L andsat.............................................. 130
5.2. El satélite S P O T .................................................................................... 132
5.3. El programa 1RS . . . . ................ ....................................................... 135
5.4. Satélites comerciales de alta resolución............................................... 137
5.5. Tiros-NOAA.......................................................................................... 139
5.6. Satélites meteorológicos geoestacionarios............................................ 142
5.7. T e rra y A q u a .......................................................................................... 144
5.8. DMSP....................................................................................................... 149
5.9. Satélites de la Agencia Espacial Europea............................................... 149
5.10. Otras misiones Radar. _______________ ________ ________ 151
5.11. Otros programas con sensores ópticos.................................................. 153
5.12. Programas con sensores hiper-espcctrales............................................ 155
5.13. El programa español de observación de la T ie r r a ................................ 157

S egunda partí:

LA INTERPRETACIÓN DE LOS DATOS

Capítulo 4. Bases para la Interpretación de Imágenes de telcdeteceíón............ 161
I. Limitaciones para el empleo de la teledetección................................................ 162

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ÍN DICE 9

1.1. Información que brindan las im á g en e s.................................................. 162
1.2. El coste de la información geográfica...................................................... 162
1.3. El diálogo con los u su a rio s..................................................................... 164
2. Variables v tipos de interpretación..................................................................... 165
3. Organización de un proyecto de teledetección................................................... 168
3.1. Definición de objetivos........................................................................... 168
3.2. Escala y leyenda de tra b a jo ..................................................................... 170
3.3. Selección de los m ateriales.................................................................... 175
3.3.1. Tipo de sensor.............................................................................. 175
3.3.2. Fecha de adquisición................................................................. 176
3.3.3. Soporte de las imágenes............................................. .. 177
3.4. Metodología de interpretación: ¿análisis visual o d ig ita l? ................... 178
4. Fases en la interpretación.................................................................................... 131

C a p ítu lo s. Interpretación visual de im á g e n e s ....................................................... 185
1. Familiarización con imágenes analógicas........................................................ 185
1.1. Información incluida en los productos fotográficos................................ 185
1.2. Identificación de algunos rasgos geográficos sobre la im a g en .............. 189
2. Criterios para la interpretación v is u a l............................................................... 189
2.1. Brillo........................................................................................................... 191
2.2. Color.......................................................................................................... 193
2.3. Textura....................................................................................................... 196
2.4. Form a-T am año........................................................................................ 199
2.5. Contexto e sp a c ia l..................................................................................... 200
2.6. Som bras.................................................................................................... 201
2.7. Patrón espacial........................................................................................... 203
2.8. Visión estereoscópica............................................................................... 203
2.9. Periodo de adquisición............................................................................... 204
3. Elementos de análisis v isu a l............................................................................... 205
3.1. Características geométricas de una únagen espacial ............................. 206
3.2. Electo de la resolución espacial en el análisis is u a l............................. 206
3.3. Efecto de la resolución espectral en el análisis visual............................. 208
3.4. Interpretación de composiciones en color................................................ 213
3.5. Ejercicios de análisis multi-tcm poral...................................................... 214
4. Algunos ejemplos de análisis v isu a l.................................................................. 217
4.1. Cartogra fia geológica............................................................................... 217
4.2. Cobertura del s u e lo .................................................................................. 217
4.3. Morfología urbana..................................................................................... 220

C apitulo 6. Análisis digital de imágenes: correcciones y realces ........................... 223
1. La matriz de datos en una imagen d i g i t a l ......................................................... 223
2 ._Soporte y organización de la image n .................................................................. 226
2.1. Soporte físico de una imagen..................................................................... 226
2.2. Formatos de grabación............................................................................... 227
3. Equipos de análisis digital de im ágenes............................................................ 229
4. Operaciones de utilidad general........................................................................... 232
4.1. Gestión de a rc h iv o s.................................................................................. 232
4.2. Utilidades para la visualización............................................................... 234
4.3. Cálculo de estadísticas e histograma de la im a g e n ................................ 237
5. Realces y mejoras visuales.................................................................................. 241

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10 T E L E D E T E C C IÓ N A M B IE N T A L

5.1. Ajuste del contrasto.................................................................................. 242
5.1.1 ._'Iablas-d.¿.r¿fcrcpcia del color............................................ ................. 242
5.1.2. Compresión del contraste............................................................ 244
5.1.3. Expansión del contraste............................................................... 245
5.2. Composiciones en co lo r............................................................................ 251
5.3. Empleo del seudo-color............................................................................ 252
5.4. F iltra jc s.................................................................................................... 254
5.4.1. Naturaleza de un filtro digital..................................................... 254
5.4.2. Filtros de paso b a jo ..................................................................... 258
5.4.3. Filtros de paso a l t o ..................................................................... 259
6. Correcciones de la im agen................................................................................. 262
6.1. Fuentes de error en una imagen e s p a c ia l................................................ 263
6.2. Correcciones radiom étricas..................................................................... 266
6.2.1. Restauración de líneas o pixeles perdidos................................... 266
6.2.2. Corrección del bandeado de la im agen...................................... 267
6.2.3. Cálculo de reflectividades............................................................ 270
6.2.4. Cálculo de temperaturas............................................................... 291
6.2.5. Detección de n u b e s..................................................................... 296
6.3. Correcciones geométricas........................................................................ 299
6.3.1. Introducción................................................................................. 299
6.3.2. Corrección a partir de modelos orbitales................................... 301
6.3.3. Corrección a partir de puntos de c o n tro l................................... 306

Capítulo ?._Análisis digital de imágenes: extracción de información tem ática..___323
1. Generación de variables continuas.................................................................... 323
LL__ Tccnicas.dc Dipdcl¿tdPcmdcdclcccÍQn_____. . . . . . . . . , ______ . . _____ 323
1.1.1. Tclcdctección cualitativa y cuantitativa...................................... 323
1.1.2. Tipo de modelos en teledetección............................................... 325
1.1.3. Estimación empirica del contenido de agua en las plantas a par
tir de modelos em píricos........................................................... 326
1.1.4. Estimación del contenido de agua a partir de modelos de si
mulación ............................... .................................................... ........ H i
1.2. Cocientes c Índices de v e c ta c ió n ............................................................ 337
1.3. Componentes principales........................................................................... 346
1.4. Transformación «TosseU'd Cap» (TTC)................................................... 352
1.5. Transformación IMS.................................................................................. 355
1.6. Técnicas de análisis hiperespectral......................................................... 359
1.6.1. Análisis de espectros.................................................................. 361
1.6.2. Clasificación angular.................................................................. 364
1.6.3. Reducción de la dimensionalidad de la imagen.......................... 366
1.6.4. Análisis lineal de mezclas espectrales......................................... 366
1.7. Técnicas de fusión de d a to s..................................................................... 376
1.7.1. Enfoques en la fusión de im ágenes............................................ 376
1.7.2. Obtención de imágenes híbridas.................................................. 377
1.7.3. Interpretación sintética con datos de distintas fu en te s.............. 380
1.7.4. integración de resultados............................................................ 381
2. Categorización de imágenes: clasificación digital........................................... 383
2.1. Introducción.............................................................................................. 383
1 1 _Fwg de yntrgnqroignUi ■ ,............................ ..... ........................ ......
2.2.1. Conceptos básicos............................................................................... 386

Copyrighted mate

ÍN D IC E 11

2.2.2. Método supervisado..................................................................... 389
2.2.3. Mctodo no supervisado.............................................................. 393
2.2.4. Métodos mixtos........................................................................... 3%
2.2.5. Análisis de las estadísticas de entrenamiento............................. 397
2.3. Fase de asignación................................................................................... 404
2.3.1. Clasificador de minima distancia............................................... 404
2.3.2. Clasificador de paralelepípedos.................................................. 405
2.3.3. Clasificador de máxima probabilidad......................................... 407
2.3.4. Clasificadores en á rb o l............................................................... 413
2.3.5. Clasificadores basados en el contexto espacial......................... 416
2.3.6. Redes Neuronales Artificiales ( R N A ) ...................................... 422
2.3.7. Clasificación borrosa (fuzzy clussification)................................ 427
2.4. Obtención y presentación de resultados.................................................. 430
2.4.1. Productos cartográficos............................................................... 430
2.4.2. Productos estadísticos.................................................................. 432
3. Técnicas de análisis multitemporal.................................................................... 433
3.1. El factor tiempo en los estudios de teledetccción e s p a c ia l.................... 433
3.2. Requisitos previos para el análisis multitemporal................................... 436
3.2.1. Ajuste geométrico........................................................................ 436
3.2.2. Homoueneización radiométrica.................................................. 438
3.3. Técnicas para el análisis estacional......................................................... 439
3.4. Técnicas para la detección de cambios..................................................... 442
3.4.1. Composiciones de color multitemporales................................... 443
3.4.2. Diferencia entre im á g en e s........................................................ 445
3.4.3. Cocientes multitemporales........................................................ 447
3.4.4. Componentes principales............................................................ 448
3.4.5. Regresión.................................................................................... 450
3.4.6. Vectores multitemporales............................................................ 452
3.4.7. El problema de delimitar los um brales...................................... 454
3.4 8. Análisis multitemporal de imágenes clasificadas...................... 456
4. Determinación de la estructura espacial del territorio: la imagen como mosai
co paisajístico ................................................................................................... 460
4.1. Teledetccción y ecología del paisaje......................................................... 460
4.2. Técnicas para medir la estructura espacial de una im a g e n .................... 462
4.2.1. Medidas de la variación espacial en imágenesde intervalo . . 462
4.2.2. Medidas de la variación espacial en imágenesclasificadas . . . 470
4.2.3. Dinámica de la estructura espacial del p aisaje.......................... 475

CapItui.o S. Verificación de resultados...................................................................... 481
1. Necesidad de verificar resu ltad o s..................................................................... 481
2. Medidas de la fiabilidad.................................................................................... 482
3. Fuentes de error en una clasificación temática.................................................. 484
3.1. Limitaciones del se n so r.......................................................................... 485
3.2. Métodos de a n á lis is ................................................................................. 485
3.3. Estructura del territorio.............................................................................. 486
3.4. Proceso de verificación.............................................................................. 488
4. Diseño del muestreo para la verificación........................................................... 491
4.1. Distribución de la inform ación............................................................... 491
4.2. Unidad de m uestra»................................................................................. 492
4.3. Tipos de muestreo..................................................................................... 492

wopyr Ucd malo

12 TE LED E T E C C IÓ N A M B IEN TA L

4.4. Tamaño de la m uestra.............................................................................. 495
5. Recogida de !a inform ación............................................................................. 497
6. Medidas del error para variables c o n tin u a s.................................................... 500
7. Medidas del error para imágenes clasificadas................................................. 501
7.1. La matriz de c o n fu sió n ........................................................................... 501
7.2. Fiabilidad global....................................................................................... 503
7.3. Fiabilidad del usuario y del productor..................................................... 504
7.4. El estadístico k a p p a .................................................................................. 505
7.5. Normalización de la matriz de confusión............................................... 507
7.6. Validación para clases b in a ria s............................................................... 509
8. Verificación de análisis multitemporales.......................................................... 511

C a p it u l o 9 .Teledetección y sistemas de información geográfica............................ 513
1. Necesidad de los S1G......................................................................................... 513
2. Paralelismo y convergencia............................................................................. 515
3. Requisitos técnicos comunes............................................................................. 517
4. Los SIG como apoyo a la tciedctccción.............................................................. 518
5. La telcdetección como fuente de datos para un S IG ........................................ 519
5.1. El acceso a la información geográfica..................................................... 519
5.2. Fase de inventario.................................................................................... 520
5.3. El problema de la actualización............................................................... 522
6. Integración de imágenes en un S I G ................................................................. 523

Referencias iHblioKráfícas............................................................................................. 529

ANEXOS

1. Abreviaturas utilizadas en el m a n u a l.................................................................... 573

2. G lo sa r lo ....................................................................................................................... 577

3. Indice te m á tic o .......................................................................................................... 583

4. Fuentes adicionales de inform ación....................................................................................... 591

5. Situación y características de las imágenes utilizadas en los capítulos 6 y 7 . 595

Copyrighted material

P rim e ra p a r t e

LA OBTENCION DE LA IMAGEN


C a p ít u l o l

NOCIONES INTRODUCTORIAS

«Es grandioso el espectáculo de las fuerzas variadas de la
vida que Dios infundió en los seres creados haciéndoles desarro
llarse en formas cada vez más bellas y admirables.»

C h arles Darwin. El origen de las especies

l. D efinición y objetivos

Volar ha sido, desde épocas muy remotas, uno de los sueños más intensam ente an
helados por la Humanidad. Pese a la persistencia del intento, sólo en fechas recientes se
ha dispuesto de los medios técnicos necesarios para hacer realidad este deseo. Desde ese
momento, el ritmo de la innovación tecnológica ha sido vertiginoso, lo que nos ha per
mitido enriquecer notablemente nuestro conocimiento sobre el planeta y sus habitantes.
Uno de los principales acicates de esta aventura aérea ha sido la búsqueda de una
nueva visión de los paisajes terrestres. El afán de rem ontar la lim itada perspectiva de
la visión humana es evidente ya desde los inicios de la aeronáutica, y llega a ju g ar ac
tualm ente un destacado papel en la investigación espacial.
Esa observación remota de la superficie terrestre constituye el marco de estudio de
la teledetección. Este vocablo es una traducción latina del termino inglés remóte sen-
singy ideado a principios de los sesenta para designar cualquier medio de observación
remota, si bien se aplicó fundamentalmente a la fotografía aérea, principal sensor de
aquel momento. En sentido amplio — y así se tratará en este libro— , la teledetección no
engloba sólo los procesos que permiten obtener una imagen, sino tam bién su posterior
tratamiento c interpretación. Actualmente se está desvaneciendo bastante la frontera en
tre teledetección aérea y espacial, tanto porque la primera emplea cada vez más sensores
digitales, como porque la segunda ofrece niveles de detalle antes sólo logrados desde
cámaras aeroportadas. Por ello, la mayor parte de las técnicas tratadas en este libro pue
den aplicarse indistintamente a imágenes adquiridas desde avión o desde satélite, si bien
nos centraremos principalmente en sensores montados sobre plataformas espaciales. Se
asume que el lector está familiarizado con las técnicas de foto-interpretación, ya que han
venido siendo comunes en la mayor parte de las facultades con orientación medio am
biental.

Copyrightcd materia!

18 TELED ETEC C IÓ N A M B IEN TA L

Si hem os definido la teledetección como aquella técnica que perm ite adquirir
im ágenes de la superficie terrestre desde sensores aéreos o espaciales, estam os asu
miendo que entre suelo y sensor existe una interacción energética, ya sea por reflexión
de la energía solar o de un haz energético artificial, ya por em isión propia. A su vez. es
preciso que ese haz energético recibido por el sensor sea alm acenado conveniente
m ente, bien a bordo del satélite, bien en las estaciones receptoras, de cara a que pueda
interpretarse para una determ inada aplicación. Como antes com entam os, ese análisis
de la inform ación recibida se incluye tam bién — en sentido am plio— dentro del estu
dio de la teledetección, aunque esté m ás allá de los procesos de adquisición propia
mente dichos. N o obstante, constituye un capítulo fundam ental para nuestros intere
ses. por cuanto esta obra se dirige más a quienes explotan la inform ación adquirida por
estos sensores que a quienes diseñan los sensores o las plataform as que los sustentan.
Tal y com o se concibe en la presente obra, un sistema de teledetección espacial
incluye los siguientes elem entos (fíg. 1.1):

1. Fuente de energía, que supone el origen de la radiación electro-m agnética
que detecta el sensor. Puede tratarse de un foco extem o a éste, en cuyo caso se habla de
teledetección pasiva, o de un haz energético emitido por el sensor (teledetección acti
va). La fuente de energía m ás im portante, obviam ente, es el Sol, pero tam bién puede
realizarse teledetección a partir de la energía em itida por los mismos objetos
observados, o desde fuentes artificiales.
2. Cubierta terrestre, formada por distintas masas de vegetación, suelos, agua o
construcciones hum anas, que reciben la señal energética procedente de (1), y la refle
ja n o em iten de acuerdo a sus características físicas.
3. Sistema sensor, com puesto por el sensor, propiam ente dicho, y la plataform a
que lo alberga. Tiene com o m isión captar la energía procedente de las cubiertas terres
tres, codificarla y grabarla o enviarla directam ente al sistem a de recepción.
4. Sistema de recepción-com ercialización, en donde se recibe la información
transm itida por la plataform a, se graba en un formato apropiado, y. tras las oportunas
correcciones, se distribuye a los interesados.
5. Intérprete, que convierte esos datos en inform ación tem ática de interés, ya
sea visual o digitalm ente, de cara a facilitar la evaluación del problem a en estudio.
6. U suario final, encargado de analizar el docum ento fruto de la interpretación,
así com o de dictam inar sobre las consecuencias que de él se deriven.

El sím il de la visión hum ana puede ayudar a entender el significado de estos
com ponentes. El ojo hum ano (3) recibe un haz energético procedente de los objetos
exteriores (2) por reflejo de la luz solar ( I ). Esa señal se transm ite al cerebro (4), que
es capaz de form ar una serie de im ágenes sobre el mundo real que le circunda. El in
dividuo que observa es a la vez intérprete (5) y usuario final (6) de la im agen detecta
da, lo que le perm ite tom ar decisiones sobre su propio com portam iento. En otras p a
labras, la visión hum ana form a un sistem a de teledetección — m uy sofisticado por
cierto— , puesto que nos perm ite caracterizar con m ucho detalle los objetos que ob
servam os.
Sin em bargo, nuestra percepción visual presenta también algunas limitaciones.
Por un lado, se restringe por la sensibilidad espectral de nuestras células sensores, que

N O C IO N ES IN TRO D U C TO R IA S 19

Sistema
se n so r

C u b ie rta te rre s tre
m

Si sto ma do recepción
T R A T A M IE N T O V IS U A L

T R A T A M IE N T O D IG IT A L
U su a n o final

F i a 1.1. Componentes de un sistema de tcledetección.

20 TELED E TEC C IÓ N AM BIEN TA L

sólo nos perm iten apreciar un determ inado tipo de energia, denom inado, por esa ra
zón, espectro visible. Otras formas energéticas, com o el calor, no son observables vi
sualm ente, por lo que parece conveniente contar con unos «ojos artificiales» que am
plíen nuestras propias posibilidades. Por otro lado, el campo de visión hum ano está li
m itado por nuestra propia estatura, o a la que podem os adquirir desde observatorios
naturales, por lo que abarca un pequeño radio. Adem ás, se trata de una perspectiva
oblicua. A m bos factores dificultan observar fenómenos que afectan a am plios territo
rios, com o inundaciones o procesos de desertificación, donde las estim aciones visua
les pueden ser imprecisas. Para paliar estas lim itaciones, se ha acudido a sensores
artificiales, m ontados sobre plataform as situadas a una cierta altitud. Con ellos, se tie
ne acceso a tipos de energía no visibles (ultravioleta, infrarrojo, m icro-ondas), y, ade
m ás, desde una nueva perspectiva, vertical y panorám ica. Esta nueva información
expande notablem ente nuestro conocim iento del m edio que nos rodea, facilitando la
interpretación de m últiples procesos que afectan al Planeta.
El creciente empleo de distintos sensores de observación terrestre está originando
no sólo una enorme cantidad de información, sino también una nueva forma de estudiar
la superficie terrestre. La teledetección, junto a las técnicas anejas de almacenamiento y
proceso de la información geográfica, permite disponer de una masa ingente de datos
sobre el territorio, algunos de ellos accesibles en tiempo real. Para aprovechar con fruto
estas técnicas, el recurso a los ordenadores electrónicos resulta casi inevitable. Una vez
salvado el necesario entrenamiento, estos equipos amplían notablemente nuestra capa
cidad de análisis: ayudan a elaborar una interpretación rápida y económica del problema
bajo estudio, a la vez que permiten abordar análisis integrados, difícilmente viables con
otros medios tradicionales. En definitiva, y gracias a estos recursos, podem os cada día
poner más el énfasis sobre el planteamiento de modelos y el análisis de resultados — ta
reas éstas donde la inteligencia humana resulta insustituible—, librándola de otras labo
res mecánicas (acopio, proceso y ordenación de datos), que han consumido hasta hace
pocos años las mejores fuerzas del investigador.
D e acuerdo con el esquem a antes enunciado, esta obra engloba el estudio de los
distintos elem entos que forman un sistem a de teledetección. En prim er lugar, se anali
zan los procesos que perm iten obtener las imágenes espaciales: principios físicos de
transm isión de la energia (cap. 2), y técnicas de adquisición de imágenes, con un breve
repaso de los principales proyectos de observación terrestre (cap. 3). El resto de los ca
pítulos se centran en la interpretación — tanto visual como digital— de las imágenes,
punto crucial para los interesados en las aplicaciones de esta técnica (caps. 4 a 7). La
verificación de los resultados obtenidos en esa fase se aborda en el capítulo 8, para
concluir la obra con el 9, a m odo de epílogo, dedicado al estudio de la conexión entre
la teledetección y los Sistem as de Información G eográfica, dentro de un plan
team iento integrado del análisis medio am biental. Estos capítulos se preceden de éste,
que incluye unos com entarios sobre el pasado, presente y desarrollo previsible de la
teledetección, incluyendo algunos aspectos legales que pueden ayudar a enm arcar
conflictos internacionales derivados de esta observación terrestre.

/
S paco
S h uttlo
Avión

■r / S atéM es J S a té lite s
/ m e(«oroióg*cos «y E R S -1 co m cfc«a )os

1900 19SQ 1970 1990 2010

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S p u tn ik
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L a n d sa t-4
Land sat-1

G lo bo

P ro g ra m a
esp a cia t

F r a 1.2. F.voludnn histnrica de (os sistema* de tcledetección

24 TELED E TEC C IÓ N AM BIEN TA L

Fia 1.4. Cámara fotográfica instalada en el avión de reconocimiento U-2 (fotografía tomada
en el Air and Spacc Muscum de Washington).

Todas estas experiencias, ju n to al bagaje aportado por los satélites m eteorológi
cos, hicieron concebir a la NASA proyectos dedicados exclusivam ente a la cartografía
y evaluación de los recursos naturales. El 23 de julio de 1972 supuso la culminación
de esta tendencia, con el feliz lanzam iento del prim er satélite de la serie ERTS (Earth
Resources Technollogy Satellite). Este proyecto, bautizado Landsat con la puesta en
órbita del segundo satélite en 1975, resulta el más fructífero hasta el m omento para
aplicaciones civiles de la teledetección (ver sección 3.5.1). A partir de la serie Land
sat, el interés de la com unidad científica internacional por esta técnica ha crecido ex-
ponencialm ente, contándose por m iles los estudios desarrollados — sobre temáticas
muy diversas, de inundaciones a incendios, erupciones volcánicas o inventarios
agrícolas— sobre las im ágenes proporcionadas por estos satélites.
A la serie Landsat siguieron otros proyectos específicam ente diseñados por la
N A SA para la observación m edio am biental (Chuvieco y Justice, 2008). Los más co

N O CIO N ES IN TRO D U C TO R IA S 25

nocidos son el laboratorio espacial tripulado Skylab (1973: N A SA , 1977), el satélite
oceanográfico Seasat (1978: Ford, 1980), o el de investigación térmica HCM M
(1978: Short y Stuart. 1982). A estos proyectos de la NASA, siguieron los diseñados
por otras agencias cspacialcs. como el satélite franco-belga SPOT, lanzado por vez
prim era en 1986. el japonés MOS-1 (1987). el indio IRS-1 (1988), el satélite europeo
E R S-1 (1991) y los rusos Sovuz y Salut.
En las últim as décadas las m isiones de teledetección se han increm entado expo
nencialm ente, como veremos más tarde (cap. 3.5). A las agencias espaciales con m a
yor experiencia en observación de la Tierra, se han unido otras que han aprovechado
su desarrollo tecnológico y la reducción de costes en el diseño de sensores y vehieulos
de lanzam iento. Esto ha permitido a Canadá, Brasil. A rgentina. China. C orea del Sur,
o Israel, por citar algunos ejem plos, poner en órbita sensores de teledetección, lo que
ha increm entado la disponibilidad de datos y perm itido reducir costes de adquisición
para el usuario final. Además, no podem os dejar de m encionar el creciente papel de la
iniciativa privada, que ha constituido consorcios para diseñar y explotar satélites de
teledetección. Estos satélites com erciales de teledetección, aunque todavía escasos, se
encuentran en la vanguardia de la tecnología y perm iten apuntar un am plio crecim ien
to de sus aplicaciones operativas. Entre ellas caben citar, ju n to a algunas ya consolida
das com o la cartografía, gestión am biental o localización de instalaciones, otras que
afectan a sectores apenas involucrados previam ente con la teledetección (tabla 1.1),
como pueden ser los m edios de com unicación (fig. 1*). las em presas de seguros, los
consorcios turísticos, las ONG responsables de la asistencia en situaciones de catás
trofe, los grupos am bientalistas, o los comités internacionales que velan por los
derechos humanos y apoyan actividades hum anitarias, asistencia a refugiados, etc.
(Baker. 2001; Baker ct al., 2001: O ’Connell y Lachman, 2001).
En cuanto a las tendencias previsibles en un inm ediato futuro, podem os citar la
m ayor disponibilidad de datos, gracias a las nuevas m isiones que se están diseñando,
pero tam bién a las reducciones del coste y la m ayor facilidad para transm itir esos da
tos a través de internet. La mayor parte de los proveedores facilitan imágenes utilizan
do servidores FTP, lo que perm ite disponer de ellas en un tiempo muy cercano a la ad
quisición, y en bastantes casos son de acceso gratuito. En cuanto a los sensores, parece
previsible que sigan m ejorándose los distintos tipos de resolución, y especialm ente la
espacial y espectral, que permitan disponer de varios satélites con resolución submé-
trica y capacidad hiperespectral. En este terreno, tam bién ha jugado un papel destaca
do la apertura de la observación de la Tierra a corporaciones privadas, que han real iza
do notables inversiones para m antener sistem as operativos de teledetección espacial,
que reem placen de alguna forma las carencias de la observación aérea, facilitando un
sistem a de observación global en condiciones estándar. La popularización de estas
imágenes de alta resolución a través de los servidores de dom inio público, el más des
tacado de los cuales es Google Earth (Butler, 2006), ha perm itido extender tam bién el
rango de usuarios de estas tecnologías. Finalm ente, conviene tam bién señalar la im
portancia de nuevas tecnologías de observación terrestre, que hasta hace muy poco
eran exclusivas de sensores experim entales, y ya se están m ontando sobre plataform as
aéreas y espaciales equipos lidar, radares interferom étricos, etc., que abren la puerta
asim ism o a nuevas posibilidades en el em pleo de la teledetección.


Tabla 1.1. Comparación entre aplicaciones convencionales y nuevas de Ia teledetección
(adaptado de Baker. 2001)

Usuarios tradicionales Nueos usuarios

Gobiernos: Medios de comunicación:
— Planificadores civiles. — De información general (televisiones, perió
— Fuerzas armadas. dicos).
— Servicios de inteligencia. — De información específica (revistas).
— Centros científicos. — Editoriales.
— Entidades regionales y locales.
Organizaciones internacionales: ONG:
— Agencias de la ONU {reñigiados. me- — Ambientalistas.
dioambientc...) — Control de armamentos, desarme.
— Programas de cambio global. — Ayuda humanitaria.
— Centros regionales (p. ej., UEO). — Derechos humanos.
— Gestión de catástrofes.
Empresas: Empresas:
— Extracción de recursos (petróleo, gas...). — Redes de distribución (electricidad, agua...).
— Gestión de recursos (forestales, agríco — Seguros.
las...). — Agricultura de precisión.
— Aerofotografía. — Evaluación de impacto ambiental.
— Diseño y lanzamiento de sensores. — Promoción turística.
— Diseño y venta de software de tratamien-
to digital.
— Empresas de SIG
Universidades y centros de investigación: Vnix'ersidades y centros de investigación:
— Departamentos de Geografía. Geología, — Departamentos de Arqueología, transportes.
Biología, Ing. Geodésica, Agronomía, etc — Centros multimedia.
— Centros de Teledetección. — Departamentos de Geopolítica
— Departamentos de Física. Informática.
Ing. Telecomunicación.
Organizaciones profesionales: Clientes finales:
— Teledetección. — Mercado inmobiliario.
— Campos afines a las aplicaciones. — Decoración.

3. D esarrollo actual

Pese a la juventud de esta tecnología, son ya num erosos los centros de produc
ción, enseñanza e investigación que trabajan activamente en este cam po. Las tenden
cias presentes parecen confirm ar un creciente desarrollo de su aplicación, tanto en paí
ses desarrollados com o en aquellos con una situación tecnológica más deficiente. Las
últim as décadas, y muy especialm ente los últim os años, han implicado una disponibi
lidad creciente de datos provenientes de sensores muy variados, y de m isiones espa
ciales muy diversificadas, aum entando exponencialm cnte las investigaciones y las
aplicaciones operativas de esta técnica.
Un breve repaso por áreas geográficas, nos servirá para tener una evaluación más
precisa de las diversidades geográficas en la implantación de esta técnica. En los

Copyr itcd malcría!

N O C IO N ES IN TRO D U CTO RIA S 27

apéndices y la web se incorpora inform ación adicional sobre las instituciones que se
citan a lo largo de los siguientes párrafos.
Com o parece lógico por el papel pionero que EE.UU. ha tenido en los satélites de
teledetección, en ese pais el desarrollo de esta técnica es especialm ente relevante, tan
to académ ica com o com ercialm ente. De acuerdo a un informe sobre la privatización
del proyecto Landsat rem itido al Congreso de Estados Unidos (O.T.A., 1984), va a
principios de los ochenta existían en ese pais más de 50 organizaciones com erciales
dedicadas al em pleo de la teledetección espacial. En más de 18 estados se utilizaban
datos Landsat para la construcción de sus sistem as de inform ación territorial, y sólo en
2 no se habían constatado estudios realizados a partir de imágenes de este satélite. Con
datos de 1977, este mismo inform e registraba 590 profesores e investigadores univer
sitarios trabajando en teledetección. En ese mismo año se ofrecían 137 cursos sobre
esta técnica en universidades am ericanas, con un total de 2.906 inscritos. A finales de
los ochenta, se contabilizaban 549 cursos ofrecidos en teledetección por más de 300
departam entos de 125 universidades (Kiefer, 1988). Com o es lógico, la situación ac
tual supone un desarrollo mucho mayor, habiéndose extendido prácticam ente a todos
los estados y en las más variadas instituciones de la Administración, la utilización de
esta tecnología.
Buena parte de las iniciativas profesionales se canalizan a través de la Am erican
S o ciety fo r Photogram m etry a n d Rem óte Sensing, que cuenta con unos 7.000 afiliados
y casi doscientas em presas y socios institucionales. Entre los socios, un 30 % pertene
cen al sector privado, lo que da idea de la actividad comercial en este campo. Esta aso
ciación publica m ensualm ente la revista P hotogram m etric Engineering a n d Rem óte
Sensing, una de las más prestigiosas de teledetección. Otras instituciones de gran acti
vidad son los diversos centros NASA (especialm ente Goddard, en M aryland. y Am es
Research Center y Je t Propulsión Laboratory, en California). Entre los departam en
tos universitarios, casi todas las universidades del pais tienen un program a de investi
gación y docencia activo en esta materia. Cuentan con gran tradición el Laboratory'
f o r A pplications o fR em ó te Sensing (LARS) de la U niversidad de Purdue (Indiana), el
In stitu tefo r Environm ental Studies de la U niversidad de W isconsin-M adison, y la Re-
m ote Sensing Unit de la U niversidad de California en Santa Barbara, por citar sólo los
más significativos, si bien actualm ente hay otros departam entos más activos en estos
tem as, con los de G eografía de las U niversidades de M aryland, Carolina del Sur y
Boston.
De gran im portancia tam bién es el U.S. G eological Survey, que se encarga, a tra
vés del ERO S Data Center, de la distribución de una am plia colección de imágenes
tom adas por distintos sensores. La NASA (N ational Aeronautics a n d Space A dm inis
tra ro n ) y NOAA (N ational O ccanic a n d A tm ospheric Adm inistration) mantienen la
distribución de sus propios program as (actualm ente el Terra-Aqua y las series m eteo
rológicas NOAA y G O ES, entre otras).
En cuanto al mercado de productos de teledetección, y de acuerdo a un informe
de la oficina de asesoram iento tecnológico del Congreso de los años noventa, se esti
maba que el mercado de teledetección podría situarse entre 150 y 200 m illones de dó
lares anuales para los datos brutos, y unos 500 millones para los servicios de valor
añadido, con un increm ento previsto de entre el 15 y el 20 % anual (O.T.A., 1994). El
desarrollo de ese mercado se ha visto muy ligado al creciente recurso a la información

N O C IO N ES IN TRO D U C TO R IA S 29

En Canadá la situación tam bién es muy favorable, contando con una institución
nacional, el Cañada C e n te rfo r Rem óte Sensing, que cuenta con diversos centros re
gionales y coordina la actividad docente e investigadora en teledetccción. También en
este pais ejerce su actividad una sociedad profesional, la Canadian R em óte Sensing
Society. dedicada a la organización de congresos periódicos y la publicación de una
interesante revista. Canadian Journal o f R em óte Sensing. El lanzam iento de los satéli
tes de la serie Radarsat ha contribuido notablem ente al afianzam iento industrial de
esta técnica y a la apertura de nuevas aplicaciones.
En el contexto europeo. Reino Unido y Francia han sido los países que se han in
volucrado más en la investigación aplicada en esta técnica. En cuanto al prim ero, ya a
inicios de los ochenta, podían citarse hasta cincuenta instituciones que trabajaban ac
tivam ente sobre ella (Bullard y D ixon-Gough. 1985). con una producción bibliográfi
ca muy significativa: varios m anuales universitarios, diversas publicaciones científi
cas [International Journal o f Rem óte Sensing, N R SC N ew sletter), y una sociedad, la
Rem óte Sensing Society, muy activa en tareas de enseñanza y difusión. Esta asocia
ción, actualm ente denom inada Rem óte Sensing a n d Photogram m etry Society organi
za anualm ente, desde 1974, un congreso en distintas universidades inglesas. En lo que
a diseño de satélites se refiere, conviene citar la actividad de la em presa Surrev Satelli-
te Technology> Ltd., dedicada a la fabricación de micro-satélites, que ya ha lanzado
diversos satélites de bajo coste.
Las autoridades francesas han realizado un gran esfuerzo en este cam po, que lle
vó al lanzam iento del prim er satélite SPOT, en 1986, continuado por otros cuatro saté
lites de la misma serie en 1990. 1993, 1998 y 2002 (ver 3.5.2). El proyecto fue desa
rrollado por el Centre N a tio n a ld 'E tu d es Spatiales (CN ES). con una pequeña colabo
ración de la Swedish Space Corporation. En el terreno de las aplicaciones, el Groupe-
m ent p o u r le D óveloppem ent de la Télédétection A érospatiale (GDTA), con sede en
Toulousse, ha realizado num erosos cursos de entrenam iento y ciclos de formación,
coordinando a distintas instituciones gubernam entales con interés en teledetección.
Alem ania también cuenta con un program a de observación de la Tierra propio,
canalizado a través de la A gencia Espacial A lem ana DLR. Han enviado varias m isio
nes en el m arco de la colaboración con el transbordador espacial norteam ericano y la
estación espacial orbital, así como algunas m isiones específicas orientadas a la detec
ción de incendios (proyecto BIRD). En ju n io de 2007 lanzaron el prim er satélite radar,
denom inado TerraSAR X, que muy recientem ente ha entrado en fase operativa.
Otros países europeos han m ostrado gran interés en la aplicación de esta técnica
para un m ejor conocim iento de sus problem as m edioam bientales. En los Países Bajos,
la actividad docente e investigadora del Institute f o r Aerospace S u n e y an d Earth
Sciences (ITC). con sede en Enschede, ha sido muy destacada, tanto en el cam po de la
docencia com o de la investigación (ITC Journal). En Bélgica, Italia y los países es
candinavos existen num erosos centros dedicados a este tipo de investigaciones. A un
que en los países del Este europeo, la situación todavía es precaria, se están dando pa
sos hacia una m ayor presencia de esta técnica, especialm ente en los programas
agrícolas y m edioam bientales.
La Unión Europea (U E), como conjunto, pretende im pulsar las aplicaciones de la
teledetección mediante una mayor colaboración con la A gencia Espacial Europea
(ESA ), que ya ha lanzado varios satélites meteorológicos (M ctcosat. N1SG y M etop) y


nales com prom etidos con esta técnica, cuentan con especial tradición la U niversidad
Autónoma y el ÍNEGI de M éxico, el Instituto de G eografía cubano, el Centro de Pro
cesam iento Digital de Imágenes en Venezuela, el Instituto Agustín Codazzi en C o
lombia, la U niversidad C atólica en Santiago de Chile, el CLIRSEN ecuatoriano y la
U niversidad de Luján y el 1NTA argentinos. La Sociedad de Expertos Latinoam erica
nos en Percepción Remota (SELPER) cuenta actualm ente con unos mil m iem bros or
ganizados en capítulos nacionales, celebra bienalm ente un congreso internacional y
publica un boletín con noticias y artículos académicos.
Tras repasar el contexto internacional, resulta conveniente detenem os sobre el
estado de la teledetección en nuestro país. En ésta, com o en otras tecnologías de
punta, el desarrollo ha sido paulatino en las últim as décadas, aunque aún no se en
cuentra plenam ente consolidado. Ya en los años setenta se plantearon algunos pro
yectos de investigación realm ente pioneros (N úñez de las C uevas. 1976), pero la ac
tividad no ha tenido un im pulso sostenido hasta épocas recientes. A unque ha crecido
el núm ero y la actividad de los grupos interesados en esta técnica, no se observa to
davía un cuerpo científico consolidado, y aún resulta una herram ienta con escasa ac
tividad com ercial, que sigue dependiendo mucho de las adm inistraciones locales.
Ha ganado en los últim os años en presencia en los planes de estudio universitarios,
aunque todavía sigue siendo escasa la oferta de program as de especialización. La
actividad académ ica sigue de alguna m anera girando en tom o a la A sociación E spa
ñola de Teledetección (A ET), creada en 1989 tras cuatro años de actividades como
grupo de trabajo. Entre sus logros cuenta la organización de doce congresos nacio
nales (con periodicidad bienal), y la publicación de una revista científica (la Revista
de Teledetección) de periodicidad sem estral. Todavía el núm ero de afiliados es esca
so (no alcanza los trecientos). O tra asociación interesada en esta técnica es la Socie
dad Española de C artografía, Fotogram etría y Teledetección, organizadora de cu r
sos y sem inarios esporádicos sobre estas técnicas. A nuestro m odo de ver, tal vez una
de las principales rem oras para im pulsar el desarrollo de la teledetección en España
sea la inexistencia de un centro nacional de referencia, sim ilar al N RSC inglés, al
ITC holandés o al GDTA francés, que coordine los esfuerzos individuales y ponga
en contacto a expertos, em presas y usuarios finales del producto. Los centros más
destacados, sin pretender ser exhaustivo, son los dedicados a la producción carto
gráfica (Instituto G eográfico N acional, Instituí C artográfic de Catalunya. A gencia
de M edioam biente de A ndalucía), a la investigación (Instituto N acional de Técnica
A eroespacial, Instituto N acional de Investigaciones A grarias, Instituto Tecnológico
y G eom inero, Instituto de Econom ía y G eografía, UAB-CREAF, Instituto de D esa
rrollo Regional de A lbacete), o a la docencia universitaria (U niversidad de A lcalá.
G ranada. Lérida, Las Palm as. Santiago, Valencia y Valladolid). Existe un pequeño
núm ero de em presas dedicadas a esta tem ática (A rgongra, Idom, G eosvs, A uren-
sis__) y otras que cuentan con departam entos de teledetección (Tragsatcc. Tracasa.
Indra, Insa, Tecnom a). En los últim os años m erece especial m ención el Plan N acio
nal de Teledetección, im pulsando por el IGN, con apoyo de otras adm inistraciones
públicas centrales y regionales, y sobre todo el desarrollo de un program a propio de
observación terrestre, form ado por dos satélites, Ingenio y Paz, que se prevé estén
activos a inicios de la próxim a década.

32 TELED E TEC C IÓ N A M B IEN TA L

4. A sp ectos legales de !a teledetección

L a teledetección, com o ya hem os indicado, supone la observación exterior de la
superficie terrestre. El satélite, com o es obvio, no ajusta su órbita a las fronteras nacio
nales, sino que adquiere imágenes de todo el globo. Esta adquisición de datos sobre un
territorio soberano puede im plicar una violación de su espacio aéreo, adem ás de poner
en evidencia inform ación estratégica de un pais que podría ser utilizada abusivam ente
por otro.
P or estas razones, ya desde el inicio de la teledetección se puso de m anifiesto la
necesidad de regular jurídicam ente esas actividades. Las prim eras discusiones ju ríd i
cas se produjeron a fines de los años cincuenta a propósito de los prim eros satélites es
pía. En 1955 el presidente E isenhow er propuso en una conferencia internacional en
G inebra una política de cielos abiertos (Open Skicsproposal), que perm itiera la obser
vación m utua libre entre las dos potencias, con objeto de que cada una pudiera contar
con inform ación real sobre los recursos m ilitares de la otra, reduciendo así las tensio
nes y la carrera arm am entistica. Estos vuelos de reconocim iento m ilitar perm itirían
tender a una m ayor confianza m utua entre EE.UU. y la Unión Soviética, relajando las
tensiones (L eghom y Herken, 2001). La propuesta no fue aceptada por el lado soviéti
co. lo que dio lugar a un acelerado desarrollo de los sistem as espaciales de observa
ción militar, no detectables por los m étodos convencionales de protección del espacio
aéreo. A partir de ahí, se inicio una etapa de aceptación legal tácita de la observación
espacial, ya que am bas potencias eran conscientes de que el adversario contaba con
los m edios para observar su territorio, sin reclam ar jurídicam ente el fin de esa obser
vación. L a situación jurídica de la observación m ilitar se reguló finalm ente en 1992.
con el tratado de C ielos abiertos (Opcn Skies Trcaty•), firm ado por EE.UU .. Canadá y
otros estados de la OTAN, por un lado, y varios países del pacto de Varsovia, por otro,
incluyendo Rusia, U crania y Belarus. El acuerdo perm ite sobrevolar el territorio de
otro estado utilizando sensores específicam ente aprobados por el tratado (se van ne
gociando entre las partes), con lim itaciones de resolución espacial que varían con la
tecnología em pleada (Hcric et a l., 1996). L a caída del muro de Berlín en 1989
evidentem ente ha creado un nuevo am biente para este tipo de actividades, que pueden
ser de gran interés en la prevención de riesgos militares.
En cuanto a la teledetección civil, está regulada por el Com ité de N aciones U ni
das para el U so Pacífico del Espacio Exterior, que ha intentado desarrollar unos prin
cipios legales que salven las tensiones entre Estados observados y observadores. El
inicio de este proceso se encuentra en el tratado sobre las actividades de exploración
del espacio, firm ado en 1967. A llí se señalaba que «...el espacio exterior, incluso la
Luna y otros cuerpos celestes, no podrá ser objeto de apropiación internacional por
reivindicación de soberanía, uso u ocupación, ni m ediante ningún otro medio».
( Treaty on principies goberning ihe activities o f States in the exploration an d use o f
outerspace, including the M oon a n d celestial bodies. art. II.)
Este acuerdo constituye el eje sobre el que se ha venido apoyando el derecho es
pacial en los últim os años. Sus principales definiciones consagran un doble principio:
libertad de exploración y uso del espacio exterior, y em pleo en provecho com ún, sin
posibilidad de apropiación por ningún Estado. En definitiva, se define el espacio exte
rior com o un patrim onio com ún de la Humanidad, no sujeto a intereses nacionales.

N O CIO N ES IN TRO D U C TO R IA S 33

En el congreso UNISPACE’82, celebrado en Viena, se expresó el deseo de algu»
nos países en desarrollo por controlar la distribución de las imágenes obtenidas sobre
su territorio. Además, se convino en facilitar el acceso inmediato y no restrictivo a la
inform ación detectada sobre el territorio perteneciente a cada Estado, así com o en so
licitar la previa autorización de éste para difundir dicha inform ación a terceros países.
Estos principios se plasm aron en la resolución 41/65 de la ONU (diciem bre de 1986),
que tam bién subraya el interés de esta técnica para prom over la protección del me-
dioam biente y la mitigación de catástrofes naturales. Las grandes directrices de esta
legislación pueden resumirse en los siguientes puntos (Tapia, 1989):

1. la teledetección se realizará en provecho c interés de todos los países, de
acuerdo con el derecho internacional;
2. se respetará el principio de soberanía plena y perm anente de los Estados so
bre su propia riqueza y recursos naturales, sin perjudicar los legítim os derechos e inte
reses del Estado observado;
3. se prom overá la cooperación internacional sobre recepción, interpretación y
archivo de datos, prestándose asistencia técnica;
4. deberán los Estados inform ar al Secretario General de las N aciones Unidas
de los program as de teledetección que se propongan desarrollar, asi com o a los Esta
dos interesados que lo soliciten;
5. se inform ará a los Estados afectados para prevenir fenóm enos perjudiciales
para su medio am biente, y contarán con acceso sin discrim inación, y a un coste razo
nable, de los datos obtenidos sobre su territorio.

Estas lineas parecen marcar la evolución reciente del derecho espacial en lo que
afecta a actividades de teledetección. La am pliación de estas actividades a otros países
más allá de EE.UU. y la Unión Soviética (caso de Japón, Canadá, India o Brasil), y el
creciente papel de los consorcios com erciales tiende a liberalizar aún más las disposi
ciones adquiridas, si bien no resultan todavía muy eficientes los m ecanism os de trans
ferencia tecnológica hacia terceros países, casi siempre los más necesitados de una in
formación tan valiosa sobre sus propios recursos naturales. De hecho en la Tercera
Conferencia de la ONU sobre los usos pacíficos del espacio exterior (U N IS P A C E 111)
celebrada en Viena en 1999, se volvió a subrayar la preocupación de algunos gobier
nos sobre la inform ación que facilitan los satélites civiles sobre su territorio (singular
m ente India e Israel), si bien la principal preocupación de los países en desarrollo era
conseguir reducir los costes de las imágenes, en lugar de aum entar los controles sobre
su disponibilidad (Florini y D ehqanzada, 2001).

5. L as ventajas de la observación espacial

La teledetección desde satélite cuenta con num erosas aplicaciones, gracias a las
ventajas que ofrece frente a otros m edios de observación m ás convencionales, como la
fotografía aérea o los trabajos de cam po, aunque más que sustituirlos los com plem enta
adecuadam ente. Entre las ventajas de esta observación espacial, podem os destacar las
siguientes:

Copyrighted rn aterí al

34 TELED E TEC C IÓ N A M B IEN TA L

5 .1 . C o b e r t u r a g l o b a l y e x h a u s t iv a d e l a s u p e r f i c i e t e r r e s t r e

L a teledctección espacial es una de las pocas fuentes de inform ación propia
m ente globales, ya que los sistem as orbitales perm iten tom ar inform ación de la p rác
tica totalidad del planeta, en condiciones com parables (m ism o sensor, sim ilar altu
ra). E sta dim ensión global resulta de enorm e trascendencia para entender los g ran
des procesos que afectan al m edio am biente de la Tierra (Foody y Curran, 1994). F e
nóm enos que preocupan notablem ente a la com unidad científica, y aun al hom bre de
la calle, com o el deterioro de la capa de ozono (fig. 1.6). el calentam iento de la Tie
rra o Jos procesos de desertízación, sólo pueden ser entendidos bajo una conside
ración global —el planeta en su co n ju n to — , para lo que necesitam os un sistem a de
inform ación que abarque grandes espacios (C huvieco, 2008a). Es bien conocida la
dificultad para establecer bases de datos globales, ya que resulta preciso integrar in
form ación proveniente de fuentes nacionales m uy diversas, que frecuentem ente es
tán com piladas con criterios (desagregación, escalas, etc.) casi incom patibles (C hu
vieco, 1992; U nninayar, 1988). A dem ás, en m uchas ocasiones estos datos de partida
se refieren a localizaciones puntuales (estaciones m eteorológicas o de aforo) por lo
que es preciso ap licar posteriorm ente algoritm os de interpolación para obtener una
im agen com pleta del territorio.
La teledetección espacial nos ofrece, por el contrario, una fuente homogénea (el
mismo sensor y plataform a para todos los países) y exhaustiva (cubre todo el territorio)
de datos para todo el planeta, lo que permite su fácil inclusión en estudios globales. En
los años noventa, el programa internacional para el estudio de la geosfera y la biosfera
(1GBP), promovió el desarrollo de algunas bases de datos globales a partir de imágenes
de satélite, como el mapa mundial de la cobertura del suelo (IGBP-Land Cover: Brown
et al., 1993; Townshend et al., 1991), que posteriormente se han actualizado en el marco
del programa M ODIS y VEGETATION (Lambin y Geist, 2006).

5 .2 . P e r s p e c t iv a p a n o r á m ic a

La altura orbital del satélite le perm ite detectar grandes espacios, proporcionan
do una visión am plia de los hechos geográficos. Una fotografía aérea, escala 1:18.000
capta en una sola imagen una superficie aproxim ada de 16 km2, que asciende a unos
49 km 2 en el caso de fotografías a m ayor altitud (escala 1:30.000). Una imagen del
sensor Landsat-TM nos perm ite contem plar 34.000 km 1 en una sola adquisición, lle
gándose hasta varios m illones de kilóm etros cuadrados los abarcados por una sola
im agen del satélite m eteorológico N O AA . D eterm inados fenóm enos de gran radio de
cobertura se pueden delim itar a partir de estas im ágenes, siendo de difícil percepción
para perspectivas m ás locales. El abom bam iento de la M eseta española, por ejemplo,
fue detectado a partir de las prim eras imágenes Landsat que se obtuvieron de nuestro
país (A lia et al., 1976), corrigiendo en parte la visión tradicional que se tenia de esta
unidad del relieve. Sobre imágenes de satélite resulta m ás asequible la detección de
algunas fallas, fracturas o contactos litológicos, lo que puede guiar en la localización
de algunos recursos m inerales (Short y Blair, 1986).

Y ou ha ve e ith e r r e a c h e d a p a g e th a t is u n a v a ila b le fo r v ie w in g o r r e a c h e d y o u r v ie w in g lim it fo r this
book.


A n te n a parabólica Sistema do g rabación d o la señal. calibración
y corrección geométrica

Fia 1.8. Sistema de recepción de imágenes NOAA HRPT instalado
en el departamento de Geografía de la Universidad de Alcalá.

que se considera una de las características m ás destacadas de la teledetección en la
gestión de catástrofes (Scott, 1997). En la práctica, sólo los satélites de escala más
global ofrecen transm isión directa al usuario final, siem pre que se disponga de las
antenas receptoras adecuadas (fig. 1.8). El resto de los sistem as se reciben en tiem po
real únicam ente por la red de estaciones concertadas con la entidad propietaria del
satélite, siem pre que éste se encuentre en el área de grabación de alguna antena, o de
lo contrario se graban a bordo para su transm isión posterior. El usuario recibe las
im ágenes con un cierto desfase tem poral, que se dedica a la calibración de los datos
y el envió. La m ayor utilización de internet en la difusión de datos está acortando
esos plazos, haciendo tam bién posible el em pleo casi inm ediato de las im ágenes de
alta resolución espacial.

5 .7 . F o r m a t o d ig it a l

Com o se com entó más arriba, el tratam iento digital de las imágenes agiliza el
proceso de interpretación, perm ite generar modelos cuantitativos e integrar los resul
tados con otro tipo de inform ación geográfica. Este enfoque integrado facilita una
evaluación más real del paisaje, al considerar los principales elem entos espaciales que
lo conform an. A un sim plem ente en el terreno de la visualización. el apoyo de los orde
nadores perm ite observar el territorio con una precisión y plasticidad difícilm ente
abordable por otros medios. Este es el caso de las perspectivas tridim ensionales, que
com binan una imagen de satélite con un modelo topográfico digital. El terreno puede
así observarse desde distintos ángulos (fig. 1.9), de cara a diseñar trayectorias virtua
les, o sim ular los efectos de distintas actuaciones sobre el territorio antes de que se
produzcan, evitando asi pérdidas irreparables.
Esta relación de las ventajas que proporciona esta técnica no implica, natural
mente, que considerem os a la teledetección espacial com o una panacea para detectar


FlG. 1.9. Diversas perspectivas tridimensionales sobre el área de Gestosa en Portugal,
generadas a partir de datos lidarv ortofotografia.

cualquier problem a que afecte al medio am biente. También presenta diversas lim ita
ciones. La más im portante es que la teledetección sólo perm ite estim ar aquellas varia
bles que m odifiquen el modo en que una cubierta refleja o em ite energía, o — en algu
nos sistemas— la posición de los objetos. En caso de que el fenómeno de interés no
tenga, en consecuencia, un impacto sobre las características espectrales de la zona ob
servada, no podrá detectarse mediante teledetección. Por ejemplo, no pueden discrimi
narse sobre una imagen de satélite variables que se desarrollan en profundidad (como el
perfil de un suelo) o las que se refieren al uso del territorio, siempre que no implique un
cambio de cobertura: un gran centro comercial si implica un cambio de ocupación del
suelo, pero no el uso comercial minorista, habitualmente situado en el mismo edificio
— y por tanto, con la misma cubierta— que un uso residencial en altura.
Relacionada con esta restricción estaría el hecho de que la m ayor parte de los
sensores de teledetección sólo captan las características más superficiales de una cu
bierta. H abitualm ente no tenem os inform ación de las capas más profundas, tanto del
agua com o del suelo, y la observ ación se limita a lo que ocurre en los prim eros centí
m etros o metros, dependiendo de las propiedades de la cubierta. En el caso de la vege
tación si puede extraerse información sobre capas inferiores, hasta una determ inada
cantidad de capas, pero con menor sensibilidad según nos alejam os de la más externa.
Otras lim itaciones son derivadas del propio desarrollo de la tecnología, que su
pongan restricciones en la resolución espacial, espectral o tem poral disponible, y que
pueden no ser suficientes para resolver un cierto problema. Por ejem plo, los estudios
de m orfología urbana hasta la llegada de los satélites com erciales de alta resolución
estaban seriam ente lim itados, y todavía hay m uchas otras aplicaciones que no son fac
tibles con la resolución de los sistem as actuales. Además, la cobertura de nubes puede
reducir notablem ente en algunas zonas la frecuencia temporal proporcionada por es
tos sistem as espaciales, restringiéndose la observación de esas áreas a la propor
cionada por los sistemas de radar (3.4.1).


Es obvio, en definitiva, que esta observación es com plem entaria con otras técni
cas convencionales y que no invalida la im portancia del trabajo de cam po. En otras
palabras, es una técnica auxiliar más. idónea en m últiples contextos y discreta en
otros, en los que su aplicación resulta sólo un ensayo experim ental.

6. F u en tes b ib liográficas

Com o antes se indicó la teledetección es una técnica bastante reciente, pese a lo
cual la producción bibliográfica resulta ya considerable. En el panoram a internacio
nal, se cuenta con num erosos congresos, revistas especializadas, m anuales e inform es
de investigación centrados en esta tecnología. Esto explica la existencia de diversos
catálogos bibliográficos, y de varias series periódicas dedicadas a la recopilación de
literatura científica en este campo. Actualm ente los buscadores de internet son las
fuentes más utilizadas para la búsqueda de inform ación, si bien están poco
estructurados a veces, y resulta com plejo extraer las más relevantes.
En el capitulo de revistas especializadas, se cuentan Canadian Journal o f Rem ote
Sensing, G eocarto International, IE E E Transactions on G eoscience an d R em ote Sen
sing, International Journal o f Rem ote Sensing„ Photo gram m e tria, Photogram m etric
Engineering a n d R em ote Sensing, Rem ote Sensing o f Environment, Rem ote Sensing
Review s y IS P R S Journal o f Photogram m etry and Rem ote Sensing. De ellas, las de
m ayor im pacto (de acuerdo al Science Citation Index) son Rem ote Sensing o f Environ
m ent, IE E E Transactions on G eoscience a n d R em ote Sensing, International Journal
o f R em ote Sensing y P hotogram m etric Engineering a n d Rem ote Sensing. En el ám bi
to de habla hispana, conviene citar la Revista de Teledetección>que se publica sem es
tralm ente desde 1993, el boletín de la SELPER, y la revista Geo-focus, publicada ex
clusivam ente en versión electrónica.
Los Congresos más destacados son los que organizan las sociedades profesiona
les: International Society f o r Photogrammetryra n d Rem ote Sensing (ISPRS), A m eri
can Society' o f Photogram m etry a n d R em ote Sensing (ASPRS). International Geos
cience a n d R em ote Sensing Society (1GARS), R em ote Sensing a n d Photogram m etry
Society (RSPS), y European Association o f Rem ote Sensing Laboratories (EARSeL).
Tienen tam bién gran prestigio la serie de congresos denom inados International Sym
posium on Rem ote Sensing o f Environment, organizados por el ERIM , y los Pécora
Sym posium , tam bién de la ASPRS, aunque centrados únicam ente en aplicaciones
m edioam bientales.
En cuanto a m anuales de estudio, buena m uestra del grado de desarrollo alcanza
do por esta técnica es la am plia gam a de textos disponibles, una buena parte de ellos de
reciente publicación o reedición (Alian, 1983; Asrar, 1989; Barret y Curtis, 1999o;
Carter, 1986; Conway, 1997; Cracknell y H ayes, 1991; Curran, 1985; Drury, 1998;
Elachi, 1987; Franklin, 2001; G ibson y Power. 20006; G ibson y Power, 2000a; H ar
per, 1983; Harris, 1987; H obbs y M ooney, 1990; H olz, 1973; Hord. 1986; Jensen,
1996; Jensen, 2000: Kramer. 2002; Liang, 2004; Lillesand y Kiefer. 2000; Lo, 1986;
McCIoy, 1995; M orain y Budge, 1996; Muller, 1988a; Pinilla, 1995; Q uattrochi y
G oodchild, 1997; Rees, 1999; Richards y Xia, 1999; Ruiz, 1994; Schow engerdt,
1997; Short, 2006; Sobrino, 2000; Swain y Davis, 1978; Szekielda, 1988; Thomas

N O CIO N ES IN TRO D U CTO RIA S 41

et al., 1987a; Verbyla, 1995). También se han publicado varios libros temáticos, cen
trándose en la aplicación de la teledetección al ámbito urbano (A u, 1993; Lulla, 1993),
edafología y geología (Drury, 1998; M ulders, 1987; R encz y Ryerson, 1999; Short y
Blair. 1986), hidrología (Gower. 1994; Hall y M artinec, 1985; Robinson, 1985), cli
matología (Barret, 1974; Carlcton, 1991; Conway, 1997), ecología del paisaje (Frohn,
1998), vegetación (Franklin. 2001; Hobbs y M ooney. 1990; Howard. 1991). incendios
forestales (A hem et al., 2001; Chuvieco. 1999a; C huvieco, 2 0 0 3 ), usos del suelo
( Lambin y G eist, 2006) o cam bio global (Chuvieco, 2008a)
Para cuestiones didácticas resultan también de gran interés los catálogos y atlas
de imágenes de satélite, que recogen abundantes ejem plos de imágenes sobre un de
terminado territorio o área tem ática de interés. Entre las obras m ás interesantes se
cuentan: M ission to Earth: Landsat views o f the World (NASA, 1976), Earth Watch
(Sheffield, 1981) y M an ott Earth (Sheffield, 1983). Las tres están basadas exclusiva
m ente sobre imágenes Landsat. m ientras Im ages o f Earth (Francis y Jones, 1984) in
cluye algunas fotografías tomadas desde el transbordador espacial norteam ericano.
Con un criterio más cartográfico, destaca la obra de la casa alem ana W esterman, tra
ducida posteriorm ente al inglés (Smith, 1984), asi com o la cobertura de imágenes del
Reino Unido (Bullard y D ixon-Gough. 1985), de Venezuela (Ruiz, 1992), m agnífica
m ente cuidado, de Siria (GORS, 1996), y de algunas regiones españolas (M oreira y
Ojeda, 1992; Sancho. 1992; Sancho y Chuvieco. 1986), y de paisajes de Iberoam érica
(Sancho y Chuvieco, 1992), que presentan num erosos ejem plos de análisis am biental
sobre las imágenes. También con un enfoque cartográfico conviene citar la obra de va
rios autores del Este europeo (Sagdejew, 1982), con la novedad de que incorporaron
fotografías adquiridas por plataform as soviéticas, poco accesibles hasta hace unos
años en los paises occidentales. Finalmente, los trabajos de la Institución Sm ithsonian
(Strain y Engle, 1993), de la Sociedad Audobon (N ational Audubon Societ 1995), y
de la N ational Geographic Societv {Naiional G eographic , 1999) abarcan un amplio
abanico de sensores y países. Sin duda, el más destacado en su concepción y presenta
ción es el último, con m agníficos ejem plos de im ágenes procedentes de distintas mi
siones espaciales. En otro orden de cosas, diversas entidades cartográficas publican
series de orto-im ágenes de distintos sensores (principalm ente Landsal-TM ). a precios
muy asequibles, lo que permiten extender al gran público la fam iliarización de estas
imágenes (M artínez Vega. 1997).

C a p ít u l o 2

PRINCIPIOS FÍSICOS DE LA TELEDETECCIÓN

«Dos excesos: excluir la razón, y no admitir más que la
razón.»
BLAiSE PASCAL. Pensamientos

En el capitulo anterior se presentaban algunos aspectos introductorios de las téc
nicas analizadas en esta obra. En los dos próxim os, se van a exponer los procesos que
perm iten la adquisición de ia imagen, para dedicar el resto a las tareas de interpreta
ción. Para los científicos con preocupación por el medio am biente, lo habitual será que
estos últimos sean los que m erezcan una mayor atención. Sin em bargo, como es obvio,
la interpretación de la imagen será tanto más rigurosa cuanto m ayor conocim iento se
tenga de los procesos que perm itieron adquirirla.

1. F u ndam entos de la observación rem ota

A nteriorm ente se definió la teledetección como aquella técnica que nos permite
obtener inform ación a distancia de los objetos situados sobre la superficie terrestre.
Para que esta observación rem ota sea posible, es preciso que entre los objetos y el sen
sor exista algún tipo de interacción. Nuestros sentidos perciben un objeto sólo cuando
pueden descifrar ia inform ación que éste les envía. Por ejem plo, som os capaces de ver
un árbol porque nuestros ojos reciben y traducen convenientem ente una energía lum i
nosa procedente del mismo. Esa señal, además, no es originada por el árbol, sino por
un foco energético exterior que le ilum ina. De ahi que no seam os capaces de percibir
ese árbol en plena oscuridad.
Este sencillo ejem plo nos sirve para introducir los tres principales elem entos de
cualquier sistem a de teledetección: sensor (nuestro ojo), objeto observado (árbol) y
flujo energético que los pone en relación y permite, en última instancia, detectar el ob
jeto. En nuestro ejem plo, ese flujo procede del árbol por reflexión de la luz solar. Po
dría tam bién tratarse de un tipo de energía em itida por el propio objeto (en caso de que
fuéramos capaces de detectar el calor que emite), o incluso por el sensor (por ejemplo,
si tuviéram os una cám ara equipada con fla sh ). Éstas son, precisam ente, las tres formas

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46 TELED ETEC C IÓ N AM BIENTA L

lores de longitud de onda es continua, suelen establecerse una serie de bandas en don
de la radiación electro-m agnética m anifiesta un com portam iento similar. La organiza
ción de estas bandas de longitudes de onda o frecuencia se denom ina espectro elec-
tro-m agnético (flg. 2.3). Com prende desde las longitudes de onda más cortas (rayos
gam m a, rayos X), hasta las kilom étricas (tele-com unicaciones). Las unidades de m e
dida m ás com unes se relacionan con la longitud de onda. Para las más cortas se utili
zan m icróm etros, mientras las más largas se miden en centím etros o metros. N orm al
m ente a estas últim as (denom inadas m icro-ondas) se las designa tam bién por valores
de frecuencia (en Gigahertz, G H z ■ 10° Hz).
D esde el punto de vista de la teledctccción, conviene destacar una serie de ban
das espectrales, que son las más frecuentem ente em pleadas con la tecnología actual.
Su denom inación y am plitud varían según distintos autores, si bien la term inología
más com ún es la siguiente:

— Espectro visible (0.4 a 0,7 un). Se denom ina así por tratarse de la única ra
diación electro-m agnética que pueden percibir nuestros ojos, coincidiendo con las
longitudes de onda en donde es m áxim a la radiación solar. Dentro de esta región, sue
len distinguirse tres bandas elem entales, que se denom inan azul (A: 0.4- 0,5 nm ). ver
de (V: 0,5-0,6 j¿m), y rojo (R: 0,6-0,7 nm ), en razón de los colores prim arios que nues
tros ojos perciben a esas longitudes de onda.
— Infrarrojo cercano (IRC: 0.7 a 1.3 im). También se denom ina infrarrojo
próxim o, reflejado o fotográfico, puesto que parte de él puede detectarse a partir de
películas dotadas de em ulsiones especiales. Com o verem os luego, resulta de especial
im portancia por su capacidad para discrim inar masas vegetales y concentraciones de
humedad.
— Infrarrojo m edio (IRM: 1.3 a 8 xm). En esta región se entrem ezclan los
procesos de reflexión de la luz solar y de em isión de la superficie terrestre. En el pri
m er caso, hablam os de infrarrojo de onda corta (Short Wave Infrared, SW IR), que se
sitúa entre 1,3 y 2,5nm y resulta una región idónea para estim ar el contenido de hume
dad en la vegetación o los suelos. La segunda banda de interés está com prendida entre
3 y 5 nm , y suele denom inarse más propiam ente como infrarrojo medio (IRM ), siendo
determ inante para la detección de focos de alta tem peratura (incendios o volcanes ac
tivos).
— Infrarrojo lejano o térmico (IRT: 8 a 14 vn)y que incluye la porción em isiva
del espectro tenrestre, en donde se detecta el calor proveniente de la m ayor parte de las
cubiertas terrestres.
— M icro-ondas (M, p o r encima de I mm)> con gran interés por ser un tipo de
energía bastante transparente a la cubierta nubosa.

M ás adelante se estudiará el com portam iento espectral de las principales cubier
tas terrestres en cada una de estas bandas del espectro. A ntes de ello, convendrá intro
ducir algunos conceptos y unidades de m edida com únm ente em pleados en teledetec
ción.

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Frecuencia (MHz)

Fi<i 2.3. Espectm eieciru-magnéiico.

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