Apuntes Geología
S. Griem-Klee (2016)

Apuntes Exploraciones Mineras

Imágenes satelitales

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Métodos de Exploración y Prospección

Capitulo
2.
3.3

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Landsat
Landsat 4 y 5
Landsat 7
Modis
Otros
Órbitas











Imágenes satelitales: Landsat, Modis 

2.3 Imágenes de satélite y otros datos satelitales

2.3.3 Sistemas de satélite

Landsat es un sistema de satélite, antes de 1974 fue llamado ERTS (Earth Resources Technology Satellite), hasta 1985 fue operado por la NASA y actualmente está dirigido por la empresa particular EOSAT. Landsat puede producir las imágenes de todas las partes de la superficie terrestre sin pedir permisos de los gobiernos y ofrece las imágenes a todos, que quieren aplicar imágenes de satélite y a precios uniformes. Landsat suministró la primera base de datos de la Tierra completa con resoluciones espaciales y espectrales adecuadas para varias aplicaciones. Los datos de Landsat son disponibles en forma digital. Los satélites de Landsat fueron colocados en sus órbitas por medio de cohetes del tipo Delta, que fueron lanzados de la base del ejército del aire Vandenberg en California. Los satélites de Landsat de la primera generación - Landsat 1, 2 y 3 - fueron lanzados en los años 1972, 1975 y 1978. Estos satélites fueron equipados con un scanner multiespectral (MSS), y con un vidicón (return beam vidicon system). La tabla 3-1 muestra las características de los satélites de la primera (Landsat 1, 2 y 3) y segunda generación (Landsat 4 y 5).

Tabla 3-1: Características de las órbitas y de los sistemas formadores de imágenes de la primera y segunda generación de Landsat:

Generación Landsat 1, 2 y 3 Landsat 4 y 5
Altitud 918 km 705 km
Orbitas al día 14 14,5
Cantidad de órbitas (paths) 251 233
Ciclo repetidor 18 16
Recubrimiento lateral al ecuador 14 % 7,6 %
Pasa la latitud 40°N a la hora local del sol 9:30 a.m. 10:30 a..m
Periodo de operación 1972 - 1984 1982 -
Memoria de los datos en el satélite si no
Equipado con:
Scanner multiespectral (MSS) si si
Thematic mapper no si
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La tabla 3-2 muestra las características del ‘scanner’ multiespectral y del ‘thematic mapper’.



Tabla 3-2: Características de sistemas formadores de imágenes de Landsat

Sistema Scanner multiespectral Thematic mapper
Región espectral Visible y IR reflejado 0,50 - 1,10 µm 0,45 - 2,35µm
  IR térmico    
Bandas espectrales   4 7
Recubrimiento del terreno En dirección E-W 185 km 185 km
  En dirección N-S 185 km 170 km
Campo visual instantáneo Visible e IR reflejado 0,087 mrad 0,043 mrad
  IR térmico   0,17 mrad
Celda básica de resolución Visible e IR reflejado 79 x 79 m2 30 x 30 m2
  IR térmico   120 x 120 m2
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El MSS de los satélites de la primera generación es un cross track scanner, que detecta cuatro bandas espectrales con una celda básica de resolución de 79 x 79 m2. En comparación al MSS el TM cubre un intervalo de longitud de onda más ancho y es de más alta resolución espacial considerando las regiones espectrales de la luz visible y del infrarrojo reflejado.

La tabla siguiente (3-3) muestra las cuatro bandas y sus características.

Tabla 3-3: Bandas espectrales del scanner multiespectral (MSS) de Landsat


Bandas* del MSS longitud de onda en µm Color Color proyectado para formar una imagen IR de color
1 (4) 0,5 - 0,6 verde azul
2 (5) 0,6 - 0,7 rojo verde
3 (6) 0,7 - 0,8 IR reflejado -
4 (7) 0,8 - 1,1 IR reflejado rojo
*Las cifras en paréntesis son las denominaciones de las bandas para las imágenes producidas por Landsat 1, 2 y 3. Para Landsat 4 y 5 se utilizan las cifras 1, 2, 3 y 4 para las mismas bandas.



Landsat 4, 5 y 7


La segunda generación de Landsat se constituye de 2 satélites, lanzados en 1982 y en 1984. Landsat 4 ya no funciona, Landsat 5 funcionó hasta Marzo 1996, Landsat 7 fue lanzado en Septiembre 1993, pero no llegó a su órbita.

Los satélites de la segunda generación están equipados con un ‘thematic mapper’ y con un MSS. El ‘thematic mapper’ es un cross track scanner equipado con un espejo, que explora y oscila simultáneamente, y con 16 detectores alineados para las bandas visibles y las bandas correspondientes al IR reflejado. Los datos se detectan a los dos lados (este y oeste) del espejo. De tal modo se puede reducir el ‘scan rate’ o es decir el tiempo necesario para explorar una línea del terreno, se puede aumentar el ‘dwell time’ y la razón entre señal y fondo en comparación al MSS. En una altitud del satélite de 705 km con un campo visual angular de 14,9° el sistema puede cubrir una línea de terreno de 185 km de longitud. El ‘thematic mapper’ detecta las bandas espectrales de 1 a 7. Las bandas 1 a 4 corresponden a las longitudes de onda de 0,5 - 1,1µ m (Tabla 3-3), la banda 6 de 10,4 - 12,5 µm por ejemplo corresponde a la energía del IR reflejado. La banda espectral de 2,1 - 2,4 µm tiene gran importancia en el levantamiento geológico a partir de imágenes de satélites. Las características de todas las bandas del ‘thematic mapper’ salen en la tabla 3-4.


Bandas Landsat
Banda longitud de onda en µm Características
1 0,45 - 0,52 Azul-verde. Penetración máxima por agua, adecuada para la batimetría, adecuada para distinguir suelo y vegetación.
2 0,52 - 0,60 Verde. Delinea la reflectancia de la vegetación.
3 0,63 - 0,69 Rojo. Delinea una banda de absorción de clorofila, importante para distinguir tipos de vegetación.
4 0,76 - 0,90 IR reflejado. Adecuada para determinar el contenido en biomasa y para el mapeo de líneas de ribera.
5 1,55 - 1,75 IR reflejado. Indica el contenido en agua en suelos y vegetación, penetra por nubes delgadas, presenta distintos tipos de vegetación en contrastes diferentes.
6 10,4 - 12,5 TR térmico. Imágenes nocturnas son adecuadas para un mapeo térmico y para estimar el contenido de agua en suelos.
7 2,08 - 2,35 IR reflejado, coincide con una banda de absorción causada por iones hidroxilos en minerales.
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La fig. 3-4 ilustra las proporciones de los satélites de Landsat y la posición de los sistemas MSS y ‘thematic mapper’, las celdas solares generan la energía eléctrica necesaria para su función, la antena recibe informaciones y transmite datos de imágenes a las estaciones terrestres (datos del MSS y del ‘thematic mapper’) o a otros satélites, ubicados en órbitas geo-estacionarias (datos del ‘thematic mapper’). Cuando el satélite se ubica en la zona de recepción de una estación terrestre, los datos del ‘thematic mapper’ son detectados y transmitidos simultáneamente. La fig. 3-5 ilustra la construcción de un thematic mapper. Imágenes detectadas por el ‘thematic mapper’ en posiciones del satélite afuera el alcance de una estación terrestre son transmitidas a satélites (Tracking and Data Relay Satellites) ubicados en órbitas geo-estacionarias, que hacen pasar los datos a una estación de recepción terrestre.

Las imágenes producidas a partir de las bandas detectadas por el ‘thematic mapper’ generalmente se presentan en colores. Por su resolución espacial gruesa (120m) la banda 6 se utilizan rara vez, pero es adecuada para un levantamiento térmico. Las demás bandas visibles y IR reflejadas se puede combinar y asignar los colores azul, verde y rojo a las bandas de una combinación distinta de tal modo formando imágenes en color. En total existen 120 combinaciones posibles de colores de que prácticamente se utilizan solamente una cantidad pequeña para la mayoría de aplicaciones. La combinación óptima de bandas es determinada por el terreno, el clima y el objetivo de la interpretación.



Landsat 7

El 15 de Abril 1999 se lanzaron nuevamente un Landsat 7 a la órbita. Landsat 7 está equipado con un sensor, que se caracteriza por una combinación de cobertura sinóptica, por alta resolución espacial con bandas correspondientes a la observación visible del infrarrojo y por una banda adicional pancromática de 15m de resolución y un rango espectral cubriendo el verde al infrarrojo cercano (según Minería Chilena, 2000).



MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer):


Es un sistema de la NASA, con 36 bandas, pero como ya se nota en el titulo de baja resolución. La mayoría de las bandas tienen una resolución de 1 km x 1km; 2 bandas tienen 250 m de resolución y 5 bandas 500 m.
El sistema data del año 1999 y 2002;  la frecuencia de un rastreo completo de la tierra es 2 días.
Las bandas se encuentran entre 0,4 hasta 14,4 µm - entonces parecidos del de Landsat.




Otros sistemas satelitales

El Satélite Radarsat construye imágenes del tipo radar bajo cualquier condición climática, y está especialmente útil en lugares con abundante vegetación (según Minería Chilena, 2000).

La constelación de satélites IRS (Indian Remote Sensing Satellites) está caracterizada por una resolución espacial de 20m y de 4m y es utilizada para imágenes de estructuras geológicas y de la geología en general, para imágenes de avances de rajos y para la determinación de índices de vegetación (según Minería Chilena, 2000).


Órbitas

Tabla 3-1 lista las características de las dos generaciones de Landsat. Los satélites de Landsat fueron lanzados en órbitas sincrónicas al sol con el objetivo de obtener imágenes de todas las partes de la Tierra. Fig. 3-12 ilustra el hemisferio terrestre iluminado por la luz del día y la órbita fija de la segunda generación de Landsat (4 y 5) en líneas sólidas. En 24 horas el satélite genera 14,5 trazas constituyéndose de imágenes consecutivas. El ancho de las imágenes (‘image swaths’) es 185 km y se lo presenta en la figura 3-12 por las líneas cortas perpendiculares a las líneas largas continuas. El segmento en el Norte de cada órbita cubre el hemisferio oscuro. Las áreas polares arriba de latitudes de 81°N o S respectivamente no se cubren por los satélites de Landsat. Cada 24 horas las trazas de imágenes son desplazadas hacia el Oeste por la rotación de la Tierra. Después de 16 días la Tierra es cubierta completamente por 233 imágenes adyacentes, que lateralmente se solapan, y el ciclo comienza repite nuevamente. El intervalo de 16 días se denomina ciclo repetitivo. Por las órbitas sincrónicas al sol en cada ciclo repetitivo las órbitas correspondientes ocurren al mismo tiempo.

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Contenidos Exploración Minera
1. Introducción
2. Remote Sensing

2.1 Fundamentos
2.2 Interpretación fotos
2.2.1 Principio
2.2.2 Equipo
2.2.3 Evaluación cualitativa
2.3.1 Satelitales
2.3.2 Sistemas
2.3.3 Landsat y MODIS
2.3.4 Interpret. MSS y TM

3. Geoquímica en prospección
4. Métodos sísmicos
5. Método magnético
6. Método gravimétrico
7. Métodos eléctricos
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Bibliografía

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Literatura:
SABINS, F. (1996): Remote Sensing. - 494p., New York (Freeman and Company)..

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Publicado: 3.9.2016
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