Teledetección. Tema 5. El análisis de Imágenes Multiespectrales

1.- La firma espectral

Cada objeto refleja la luz visible según una combinación característica de radiaciones de distintas longitudes de onda. A esta combinación en el espectro visible la llamamos "color", en realidad a esta combinación la deberíamos llamar su "firma espectral".

Así, cuando vemos que algo es de un color, por ejemplo amarillo, como en el ejemplo de la derecha en la pantalla del programa Paint, resulta que lo que estamos viendo es una combinación de rojo (236), verde (247) y azul (30). (La combinación de rojo, verde y azul, es el mismo sistema que utiliza nuestra retina, por eso funciona este sistema).

Digamos que la firma espectral de los objetos que vemos con este color amarillo, es 236, 247, 30. Es decir los valores que adquiere la luz reflejada para cada una de las bandas consideradas. En este caso las tres visibles.

Ojo, anteriormente echamos cuentas, pero las repetimos brevemente: con 8 bits de información (1 byte) y tres colores, se pueden ver más de 16 millones de colores... o de firmas espectrales si preferimos llamarlas ya así.

 

Como también hemos visto ya, las imágenes de satélite pueden tener un número variable de bandas, además de las del espectro visible, por lo que la “firma espectral” de un objeto, será la combinación de valores de intensidad para cada una de las bandas en las que ha recogido información, para que sea más visible, la firma es la gráfica formada por los valores que alcance la intensidad de radiación en cada una de ellas. Un objeto raramente va a tener siempre exactamente la misma firma espectral, de la misma forma que una persona siempre firma distinto aunque su firma, una gráfica a fin de cuentas, es fácil de reconocer.

El ejemplo de la derecha nos lo ilustra convenientemente, ya que vemos la firma espectral de un objeto, y vemos que sus intensidades son 175 para azul, unos 150 para verde, unos 160 para rojo, poco más de 60 para el infrarrojo cercano (4), etc.

2.- ¿Cómo ver la firma espectral en MultiSpec?

Para ver la firma espectral de un objeto con el programa MultiSpec, empezamos por abrir la ventana "Window" y en ella "New selection Graph", como puedes ver ampliando la imagen de debajo.

Esto te abrirá una nueva ventana, en la cual, verás la gráfica correspondiente a los píxeles que marques con el ratón. Si marcas solamente uno, la gráfica tendrá una sola línea, si marcas varios, la firma tendrá líneas correspondientes a los valores máximo, mínimo, medio y a las desviaciones estandard. En este ejemplo, la zona marcada es toda agua muy uniforme y por eso las gráficas se ajustan mucho a lo que es la firma espectral del agua.

Si amplías la imagen de la izquierda, podrás ver cómo la firma del agua es similar, no idéntica, en cualquier sitio en el que la condiciones de limpieza, claridad, luz, etc. sean similares.

Conociendo las firmas de diferentes materiales u objetos (agua, vegetación, arena, etc.) se pueden interpretar las imágenes.

3.- El significado de los colores en las composiciones más frecuentes

La composición de color más parecida a lo que vemos nosotros vemos de forma natural es la 3,2,1 o color verdadero. Tiene el inconveniente de que resulta poco contrastada lo que hace difícil ver los detalles. Se hace desde mucha distancia y, si recuerdas el capítulo sobre el espectro de radiación electromagnética, recordarás que solamente para la luz azul es la atmósfera completamente transparente.

La composición 4,3,2 es conocida como Falso color y también como Infrarrojo, ya que es parecida a las fotos aéreas tomadas con película infrarroja. Es fundamental para estudiar la vegetación, ya que la vegetación verde irradia luz infrarroja. Vemos en la imagen de debajo, cómo resaltan todas las zonas verdes de la ciudad de Nueva York, se ve hasta Central Park...

La composición 4,5,3 es buena para diferenciar tipos de vegetación, es la utilizada en la cartografía de ocupación del suelo "Corine Land Cover" de la Agencia Europea de Medio Ambiente, al considerar que estas tres bandas son las que llevan mejor información para la interpretación del suelo.

Se denomina SWIR, de Short-Wavelenght Infrared a una composición en que el rojo se usa para la banda 5 o la 7. Vemos que la vegetación se ve verde intensa. Se usa mucho porque es como una imagen en color verdadero intensificado. El instrumento GeoCover la produce directamente, podemos acceder a imágenes de todo el mundo con esta composición (7,4,2) en la página de la NASA https://zulu.ssc.nasa.gov/mrsid/mrsid.pl y la mayor parte de los programas modernos de GPS, dan acceso para utilizar estas imágenes como mapa soporte para los recorridos y puntos guardados con el GPS.

Color Verdadero (3,2,1)
Falso Color NIR (4,3,2)
Falso color (4,5,3)
SWIR (5,4,2)
SWIR (7,4,2)

Utiliza estas dos tablas de debajo para acostumbrarte a reconocer las principales estructuras de tus imágenes. Pero ten en cuenta que no son las "Tablas de la Ley". Interpretar correctamente las imágenes es una tarea profesional en la que cuentan los conocimientos especializados y la experiencia acumulada (es como interpertar radiografías...).

 
Color verdadero
(3, 2, 1)
Falso Color NIR
(4, 3, 2)
Falso Color Corine
(4, 5, 3)
SWIR (GeoCover)
(7, 4, 2)
Árboles y arbustos
Verde oliva
Rojo
marrón-naranja
Varios verdes
Cultivos
De verde a verde claro
Rosa a rojo
amarillento, anaranjado
Varios verdes
Zonas húmedas
De verde oscuro a negro
Rojo oscuro
Negro
Varios verdes
Agua
Variedades de azul y verde
Variedades de azul
Negro
Negro a azul oscuro
Áreas Urbanas
De blanco a azul claro
Azul a gris
verdoso o verde azulado
Violeta
Suelo desnudo
De blanco a azul claro
Azul a gris Magenta
Azul verdoso o blanco
Violeta, o rosa pálido

 

Mejor banda
En Escala de grises
(blanco y negro)
Falso Color, o NIR
Agua limpia

4
Casi Negro
Negro
Agua con sedimentos en suspensión
2, 4
Oscuro en 4
Azulado
Pantanos, marismas
4

Tono gris oscuro entre el negro para el agua y el gris claro para la tierra

Tonos grises

Rosas, rojos, azules, negros
Bosque caducifolio
3, 4
Muy oscuro en 3, brillante en 4
Rojo oscuro
Bosque perennifolio
3, 4
De gris medio a oscuro moteado en 4; Muy oscuro en 3
Rojo amarronado y tonos desvaídos
Bosque sin hojas
3, 4
luminoso en 3, oscuro en 4
De grisáceo a rojo amarronado.
Bosque mixto
2, 4
Combinación de tonos grises
Rosas moteados, rojos, y rojo amarronado
Praderas (en crecimiento)
3, 4
Luminoso
Rosado-rojo
Cultivos y Pastizales
3, 4
Gris intermedio en 3, luminoso en 4
De Rosado a rojo claro, dependiendo del estado de crecimiento
Suelo Húmedo
4
Grises oscuros
Colores oscuros
Suelos–Roca desnuda–
Campos sin cultivar
2, 3, 4
Depende de la composición de la superficie y de la extensión de la cubierta vegetal. Si está desnuda o expuesta, puede ser más brillante en 2 y 3 que en 4
suelos y rocas rojos en sombreados amarillos; suelos grises y rocas, azul oscuro; los afloramientos rocosos se reconocen por la forma
Fallas y Fracturas
3, 4
Líneas (rectas o curvas), a menudo discontínuas; topografía interrumpida; a veces con vegetación
Arena y Playas
2, 3
Brillante en todas las bandas
blanco, azulado, beige claro
Minas a cielo abierto y Canteras
2, 3
Similares a las playas– pero alejadas del agua; con manchas a veces.
Areas Urbanas:
Comerciales
3, 4
Generalmente tonos claros en 3,
oscuros en 4
Gris azulado con manchas con motas blanquecinas y rojizas
Areas Urbanas :
Residenciales
3, 4
Gris moteado, líneas de las calles visibles
De rosado a rojizo
Carreteras
3, 4
Líneas; carreteras sin asfaltar, claro en 3, si asfaltadas oscuro en 4.

Intenta reconocer estas estructuras, o algunas de ellas, en las imágenes de tu proyecto, te serán útiles a la hora de interpretarlas y de hacer mapas a partir de ellas.