Sensores
Los sensores remotos se pueden agrupar según la cantidad de bandas y el rango de frecuencia de esas bandas que el sensor puede detectar. Las categorías comunes de sensores remotos incluyen sensores pancromáticos , multiespectrales , hiperespectrales y ultraespectrales .
Los sensores pancromáticos cubren una amplia banda de longitudes de onda en el espectro de luz visible o infrarroja cercana. Un ejemplo de un sensor de banda única de este tipo sería una cámara de película fotográfica en blanco y negro.
Los sensores multiespectrales cubren dos o más bandas espectrales simultáneamente, típicamente de 0,3 ma 14 m de ancho.
Los sensores hiperespectrales cubren bandas espectrales más estrechas que los sensores multiespectrales. Los datos de imagen de varios cientos de bandas se registran al mismo tiempo y ofrecen una resolución espectral mucho mayor que un sensor que cubre bandas más anchas.
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Figura 2.1 Diagrama de una imagen hiperespectral.
Los sensores ultraesprectrales aún están en desarrollo y aún no están en uso. Estos sensores cubrirán miles de bandas con un ancho de banda aún más estrecho que los sensores hiperespectrales.
Sistemas de entrega de datos de imágenes digitales
Sistemas de sensores de escáner
Los escáneres de imágenes electro-ópticos y espectrales producen imágenes digitales con el uso de detectores que miden el brillo de la energía electromagnética reflejada. Los escáneres constan de uno o más detectores de sensor según el tipo de sistema de sensor utilizado.
Un tipo de escáner se denomina escáner de escoba batidora, también conocido como escáner transversal. Utiliza espejos giratorios para escanear el paisaje de abajo de lado a lado perpendicular a la dirección de la plataforma del sensor, como una escoba. El ancho del barrido se conoce como la franja del sensor. Los espejos giratorios redirigen la luz reflejada a un punto en el que se agrupan uno o pocos detectores de sensor. Los escáneres Whiskbroom con sus espejos móviles tienden a ser grandes y complejos de construir. Los espejos móviles crean distorsiones espaciales que el proveedor de datos debe corregir con un procesamiento previo antes de que los datos de imagen se entreguen al usuario. Una ventaja de los escáneres whiskbroom es que tienen menos detectores de sensores para mantener calibrados en comparación con otros tipos de sensores.
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Figura 2.2 Escáner de batidor AVIRIS
Otro tipo de escáner, que no utiliza espejos giratorios, es el escáner de barrido, también conocido como escáner de trayectoria. Los detectores de sensor en un escáner de escoba de empuje están alineados en una fila denominada matriz lineal. En lugar de barrer de lado a lado a medida que avanza el sistema de sensores, la matriz de sensores unidimensionales captura toda la línea de exploración de una vez como lo haría una escoba. Algunos escáneres recientes a los que se hace referencia como escáneres de mirada por pasos contienen matrices bidimensionales en filas y columnas para cada banda. Los escáneres pushbroom son más livianos, más pequeños y menos complejos debido a que tienen menos partes móviles que los escáneres whiskbroom. También tienen mejor resolución radiométrica y espacial. Una de las principales desventajas de los escáneres de barrido es la calibración necesaria para una gran cantidad de detectores que componen el sistema de sensores.
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Figura 2.3 (a), (b), (c), (d)
Sistemas de plataforma de escáner
Sistemas de aeronaves
Los aviones han servido como plataformas de detección remota, comenzando con Wilber Wright llevando la primera cámara al aire. Las aeronaves tienen varias ventajas útiles como plataformas para sistemas de teledetección. Las aeronaves pueden volar a altitudes relativamente bajas, lo que permite una resolución espacial del sensor por debajo del metro. Las aeronaves pueden cambiar fácilmente su horario para evitar problemas climáticos como las nubes, que pueden bloquear la vista del suelo de un sensor pasivo. Se pueden hacer cambios de tiempo de último minuto para ajustar la iluminación del sol, la ubicación del área que se visitará y visitas adicionales a esa ubicación. Los cambios de configuración, reparación y mantenimiento de sensores se realizan fácilmente en las plataformas de los aviones. Las rutas de vuelo de las aeronaves no conocen fronteras, excepto fronteras políticas. Obtener permiso para entrometerse en el espacio aéreo extranjero puede ser un proceso largo y frustrante. La baja altitud a la que vuelan las aeronaves reduce el campo de visión del sensor, lo que requiere muchas pasadas para cubrir un área grande en el suelo. El tiempo de respuesta que se necesita para hacer llegar los datos al usuario se retrasa debido a la necesidad de devolver la aeronave al aeropuerto antes de transferir los datos de la imagen sin procesar a las instalaciones del proveedor de datos para su preprocesamiento.
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Figura 2.4 Sensor de 40 bandas instalado dentro de un avión.
Sistemas de satélite
Las plataformas de satélite que vuelan desde el espacio proporcionan un campo de visión muy amplio para el sensor y visitas periódicas repetitivas sistemáticas. La resolución es limitada debido a la altitud fija del satélite y la trayectoria orbital volada. Los satélites no conocen fronteras políticas, lo que les permite cubrir cualquier rincón del mundo desatendido por la interferencia de gobiernos extranjeros. Se requieren costosas instalaciones de apoyo en tierra para operar satélites. Los sistemas de satélites son intensivos en capital, cuestan cientos de millones de dólares y tienen una vida operativa relativamente corta, generalmente de cinco años o menos.
Principales programas de satélite
Algunos de los principales programas de satélite que ofrecen imágenes que se utilizan en la agricultura en la actualidad son los siguientes:
Landsat 5 utiliza un sensor temático («TM») que opera en 7 bandas con una resolución de 30 metros excepto el infrarrojo térmico que tiene una resolución de 120 metros. Space Imaging EOSAT de Thornton, Colorado, es el distribuidor exclusivo de imágenes Landsat.
Los puntos 1, 2, 3 y 4 utilizan sensores visibles de alta resolución («HRV») que operan en 4 bandas con una resolución de 10 m pancromática y 20 m multiespectral. Las imágenes puntuales son distribuidas por Spot Image con sede en Toulouse, Francia.
El IRS-1C utiliza tres sensores: el LISS-III, con una resolución de 23 metros en cuatro bandas espectrales, un sensor pancromático, con una resolución de 5,8 my un sensor de campo amplio («WiFS»), con una resolución de 188 m. Las imágenes del IRS son distribuidas por Space Imaging EOSAT de Thornton, Colorado, bajo una licencia exclusiva de ANTRIX Corp. Ltd. de India, la empresa de marketing comercial de la Organización de Investigación Espacial de la India.
Invertir en satélites comerciales puede ser un negocio arriesgado. El satélite Lewis de TRW con sensores hiperespectrales se perdió poco después del lanzamiento en agosto de 1997. EarthWatch también perdió su satélite EarlyBird cuatro días después del lanzamiento en diciembre de 1997.
Sistemas terrestres
Los sistemas de sensores remotos terrestres son sistemas de sensores terrestres. Se han realizado algunas investigaciones utilizando sensores remotos conectados a largos brazos hidráulicos izados sobre el dosel del cultivo desde el suelo. Las imágenes recopiladas desde una distancia tan cercana tienen resoluciones mucho mayores que las imágenes de aviones o satélites. Otros sistemas terrestres utilizan sensores montados en el vehículo que controlan los aplicadores de dosis variable en tiempo real. Por ejemplo, los sensores remotos que pueden distinguir las malezas del cultivo están montados en rociadores que cambian la tasa de aplicación de herbicidas aplicados sobre la marcha (Figuras 2.5 y 2.6). Se utiliza una forma de tecnología de detección remota llamada visión artificial para detectar las malas hierbas en el cultivo y controlar el pulverizador. (Steward y Tian, 1998).