Im谩genes de sat茅lite. Proceso de captura y generaci贸n.
El Ayuntamiento de Madrid trabaja con im谩genes capturadas desde sat茅lite desde 2001.
En todo este tiempo se han convertido en una fuente constante y relevante de observaci贸n del territorio y de obtenci贸n de productos como son las ortoim谩genes.
El objetivo de este art铆culo es describir el proceso de captura y generaci贸n de dichas im谩genes.
La captura de las im谩genes de sat茅lite del T茅rmino Municipal de Madrid se suele realizar en varias tomas,聽 聽el mismo d铆a o en d铆as distintos en funci贸n de las condiciones climatol贸gicas.
Las im谩genes capturadas, necesitan pasar por una serie de procesos para que puedan ser publicadas en el Geoportal del Ayuntamiento. A continuaci贸n se exponen los diferentes procesos a los que se van a someter las im谩genes capturadas.
Tabla de contenidos
1. Georreferenciaci贸n
El proyecto contempla la georreferenciaci贸n de las im谩genes usando el Sistema Geod茅sico ETRS89 sobre elipsoide GRS80 y con las caracter铆sticas establecidas por el IGN. El Sistema Cartogr谩fico de representaci贸n es la proyecci贸n conforme Universal Tranversal de Mercator (U.T.M.), huso 30.
Este sistema de representaci贸n oficial se corresponde con el c贸digo EPSG:25830 Proyecci贸n UTM ETRS89 Huso 30 N, de acuerdo al sistema est谩ndar de c贸digos EPSG 鈥淓uropean Petroleum Survey Group鈥 que se est谩 incorporando en la mayor铆a de los softwares de informaci贸n geogr谩fica.
Las im谩genes Pl茅iades se reciben en formato JP2 no georreferenciadas. La georreferenciaci贸n se realiza mediante el uso de la informaci贸n suministrada en los ficheros RPC (Rational Polynomial Coefficients), sin MDT y sin incorporar puntos de control nuevos, de forma que se obtienen im谩genes que se consideran 贸ptimas para realizar ortoim谩genes.
2. Fusi贸n
El prop贸sito de la fusi贸n es obtener im谩genes multiespectrales de alta resoluci贸n espacial que mantengan la informaci贸n radiom茅trica y espectral de las de partida y a las que se haya incorporado el detalle espacial de la pancrom谩tica.
El m茅todo de fusi贸n utilizado es el Wavelet Aditivo donde el detalle de la imagen pancrom谩tica se incorpora directamente a cada banda multiespectral de partida, minimizando la diferencia en la informaci贸n radiom茅trica entre la imagen fusionada y la multiespectral de partida al igualar el histograma de la imagen pancrom谩tica al de cada banda multiespectral como paso previo a la extracci贸n de detalle.
3. Ortorrectificaci贸n
Llamamos ortorrectificaci贸n al proceso de extender la imagen para que coincida con la exactitud espacial de un mapa al considerar la ubicaci贸n, la elevaci贸n y la informaci贸n del sensor, eliminando las distorsiones de la proyecci贸n o de la superficie (elevaci贸n).
El procedimiento seguido ha sido el siguiente:
a. Informaci贸n auxiliar: an谩lisis.
Se necesita disponer de informaci贸n de referencia para la localizaci贸n de puntos de control y un modelo digital del terreno que permita corregir las distorsiones geom茅tricas debidas a la orograf铆a del terreno. El Ayuntamiento de Madrid suministr贸 Modelos digitales del Terreno o Modelos digitales de Superficie para poder realizar dicho an谩lisis.
b. Incorporaci贸n de las escenas a ortorrectificar y definici贸n del bloque fotogram茅trico.
Se seleccionan las escenas a ortorrectificar y el modelo que se va a aplicar. El software ERDAS tiene un modelo espec铆fico para las correcci贸n de las im谩genes Pl茅iades que utiliza los RPC (Rational Polynomial Coefficients) suministrados en la informaci贸n original. Adem谩s se aplica un polinomio de transformaci贸n de orden 1.
c. Introducci贸n de puntos de control y puntos de enlace.
Se introducen los puntos de control uniformemente distribuidos. Los requisitos que deben cumplir los puntos de control incluyen que sean identificables e invariables en el tiempo y que est茅n a nivel de suelo.
d. C谩lculo de errores residuales.
Para conocer la bondad del ajuste, se calculan sus errores residuales, que se definen como la diferencia para cada punto de control de su coordenada te贸rica y su respectiva coordenada de salida obtenida a partir del ajuste.
Se considera que el resultado es aceptable cuando el error cuadr谩tico medio de las coordenadas de los puntos de control estimados sea inferior al tama帽o del p铆xel.
e. Ortorrectificaci贸n.
Una vez aceptado el ajuste se procede a ortorrectificar con el modelo 鈥楶l茅iades RPC鈥. La metodolog铆a de remuestreo de la imagen es la de 鈥榁ecino m谩s pr贸ximo.
f. Control de calidad geom茅trico y visual.
Los controles de calidad se aplican a lo largo de todo el flujo de trabajo, pero por su importancia en los procesos siguientes, la ortorrectificaci贸n requiere una valoraci贸n especial. Por ello, tras la correcci贸n geom茅trica de la imagen es necesario revisar el resultado obtenido por medio de:
- An谩lisis visual por superposici贸n de las ortoim谩genes de sat茅lite con la ortofotograf铆a disponible de referencia (escala 1:2.000).
- C谩lculo de la precisi贸n de la correcci贸n mediante puntos de chequeo. Para ello se seleccionan un m铆nimo de 10 puntos por escena localizados uniformemente por la imagen. El error m谩ximo debe ser inferior a 1.5 p铆xeles.
4. Correcci贸n Atmosf茅rica y conversi贸n a valores de reflectividad.
Las im谩genes de sat茅lite se distribuyen en valores digitales (ND) y con las perturbaciones producidas por la atm贸sfera sin corregir. Estos valores digitales, si bien son v谩lidos cuando las im谩genes se van a usar solamente para su visualizaci贸n, no tienen significado f铆sico y por tanto se deben convertir a par谩metros que permitan el c谩lculo de variables f铆sicas para poder hacer an谩lisis multitemporales o inferir datos de las im谩genes del tipo de indicadores de vegetaci贸n. Los datos necesarios para hacer ese c谩lculo se proporcionan en los metadatos de las escenas. Y el proceso requiere los siguientes pasos:
Paso 1. Conversi贸n de valores digitales a radiancias, sigue una f贸rmula tipo la siguiente,
Radiancia= GAIN*ND + OFFSET.
Paso 2. Correcci贸n del efecto producido por la atm贸sfera
Paso 3. 聽En un 煤ltimo paso se calcula la reflectividad, que es la relaci贸n existente entre la energ铆a reflejada y la incidente y var铆a ente 0 (superficies completamente absorbentes) y 1 (superficies completamente reflectoras)
5. Mosaico
El mosaico es una imagen continua del 谩rea de estudio formada por el conjunto de escenas necesarias para cubrir cada adquisici贸n temporal. Se realiza con las im谩genes una vez procesadas, tanto las ortorrectificadas como las de reflectividades, procesando las 4 bandas (R, G, B, NIR).
El mosaico se hace de forma que:
- Los procesos geom茅tricos garanticen la m谩xima similitud radiom茅trica y, adem谩s, respeten al m谩ximo no partir elementos homog茅neos ya sean: naturales y de cobertura o usos del suelo, o tipo edificios, obras etc.
- Los procesos radiom茅tricos garanticen en la medida de lo posible la m谩xima similitud en las zonas adyacentes, buscando la m铆nima modificaci贸n de los valores radiom茅tricos de las escenas originales.
Julio 2019