Communicating Processes

Para el registro de los espectros de radiancia de cada muestra, en las tareas de Radiometría de Campo, se dispone de un Espectrorradiómetro de Campo modelo GER1500 que cubre el rango del espectro electromagnético situado en el ultravioleta (UV), visible (VIS) e infrarrojo cercano (NIR), en el intervalo de longitudes de onda entre 291 nm a 1099 nm. Este dispositivo electro-óptico utiliza una red de difracción basada en una matriz de diodos de silicio, que contiene 512 detectores discretos, que suministran una capacidad para registro del mismo número de bandas espectrales. El radiómetro incluye su propio dispositivo de memoria, así como la posibilidad de conexión a un ordenador a través de un puerto serie RS-232. Como referencia en las medidas de campo, se utiliza un blanco de reflectancia difusa fabricado en Spectralon con dimensiones de 5” x 5”, y reflectancia de un 99% (Labsphere Inc.). También se dispone de un Termohigrómetro Digital (HI-93640) para obtener la información referida a la temperatura y presión atmosférica ambiental y para la toma de magnitudes espectrales de radiación se usa un Luxómetro HD 9021K con sondas RAD/PAR y RAD/C. Además, para procesar y almacenar la información, se dispone de un ordenador personal portátil. Mediante una cámara digital (OLYMPUS C3000) se toman fotografías de las cubiertas terrestres y con un GPS (Navman 4420) se realizará la localización geográfica.

Otros utensilios necesarios para la toma de ciertas muestras son escaleras portátiles o trípodes. También, tanto para la delimitación y subdivisión de la parcela o píxel objeto de estudio como para la determinación de las proporciones de composición de la mezcla incluida en él, se necesitan algunos utensilios y materiales como metro, estacas de madera, cordel y martillo.

Como documentación complementaria en el proceso de registro se usan fotos aéreas y mapas del terreno. Cada lugar objeto de medida, se describe exhaustivamente en el correspondiente “cuaderno de notas” para facilitar el análisis posterior de los datos y la confección de las fichas de campo.

130

Fig. C.3.9. Equipo de registro de datos

C.3.5.

Extracción y transformación de la información de

endmembers

Después de registrada la respuesta espectral (radiancia, W 10-10_/cm2 _{nm sr), de las}

cubiertas terrestres con el radiómetro; el siguiente paso consiste en extraerla (software específico del radiómetro) y transformarla a unidades de reflectancia. La reflectancia de una muestra se suele expresar en función de la variación de radiancia reflejada por unidad de ángulo sólido (dL(Θr, Φr)) respecto a la Irradiancia (dE(Θi, Φi)) que le incide, también por unidad de ángulo sólido, siguiendo la expresión de ec. C.3.1.

f (Θi, Θr, Φi, Φr) = dL(Θr, Φr) / dE(Θi, Φi) (ec. C.3. 1) La medida de la reflectancia “in situ” de una cubierta requeriría de las medidas en todas las posiciones fuente/sensor, es decir, se mediría la Función de Distribución de Reflectancia Bidireccional (BRDF). Sin embargo, debido a la complejidad de realizar las medidas de BDRF completas, se propone un método sencillo para su obtención, como se indica a continuación. Para ello, se obtiene el cálculo del Factor de Reflectancia Bidireccional (BRF) mediante la relación entre el flujo reflejado por una muestra respecto a una de referencia, reflectante difuso perfecto e ideal, que es irradiada por la misma fuente y observada de igual forma. Considerando que no existe el reflectante perfecto, el BRF obtenido se muestra en la ec. C.3.2.

R(Θi, Θr, Φi, Φ r) = [dLt(Θr, Φr) / dLp(Θi, Φi)] k (Θi, Θr, Φi, Φr) (ec. C.3. 2) En la ecuación anterior, dLt, es la radiancia de la muestra (target), dLp es la radiancia del panel (referencia) bajo las mismas condiciones de iluminación y visión, y, k, es el factor de corrección del panel.

131 El término “bidireccional” se refiere a los dos ángulos involucrados, respecto a la posición de la fuente y del sensor. En las anteriores ecuaciones no se ha introducido su dependencia de la longitud de onda para mayor claridad. Para el uso del BRF, en lugar de BRDF, para representar la reflectancia de las muestras naturales se asume que:

ƒ El campo de visión del sensor es menor de 20º.

ƒ El panel de referencia debe cubrir el campo de visión del sensor.

ƒ La irradiación debe ser constante entre las medidas de dLt y dLp (o dE).

ƒ El flujo de luz solar directa es dominante.

ƒ El sensor tiene una respuesta lineal a cambios del flujo radiante.

ƒ Las propiedades de reflectancia del panel son conocidas e invariantes durante las medidas.

Debido a que la información obtenida a partir del radiómetro GER1500 es una respuesta espectral “continua” (512 bandas en un intervalo entre 291 y 1099 nm), ha sido necesario utilizar un proceso de reducción de la información espectral obtenida por el radiómetro. Concretamente, la técnica aplicada está basada en el denominado Método Integral (Arquero 2003b).

Tanto la conversión a reflectancia, como la integración y posterior reescalado, de los valores de radiancia espectral registrados, dentro del intervalo espectral de bandas del sensor de referencia seleccionado; es obtenida a partir de una herramienta informática (Spectral Data Reduction, SDR) desarrollada dentro del Grupo de Teledetección de la Facultad de Informática de la UPM que sirve para el procesado de la información espectral registrada por el GER1500. De este modo, los espectros “continuos” son reducidos a firmas espectrales en reflectancia, que presentan cuatro valores denominados R-ETM+1, R-ETM+2, R-ETM+3 y R-ETM+4, de acuerdo con las cuatro bandas del sensor remoto seleccionado.

C.3.6.

Metodología para muestreo en subunidades

geográficas

Uno de los objetivos fundamentales perseguidos por la presente Tesis es la propuesta y evaluación de modelos de mezcla de respuesta espectral mixta, generados a partir de información espectral procedente de muestras (registradas mediante Radiometría de Campo) de componentes puros (endmembers) existentes en una zona de terreno determinada. Una vez establecido el modelo, se pretende la identificación y la determinación de los porcentajes de presencia, de dichas cubiertas o componentes puros de zonas geográficas con un alto grado de variabilidad espectral con características de respuesta mixta. El carácter innovador introducido en la presente Tesis es doble. Por un lado, la consideración de los diferentes endmembers como variables aleatorias, con lo cual es posible aplicar criterios de inferencia estadística y test de hipótesis para extraer ciertas conclusiones. Por otro una descripción y análisis estadístico exhaustivo de los datos (valores de las muestras) obtenidos en cada una de las bandas y épocas.

Como ya se ha indicado en el punto C.3.2, el tipo de ecosistema de estudio, corresponde al bosque mediterráneo, principalmente compuesto por tres cubiertas terrestres características: encina, suelo y matorral de degradación. La cubierta denominada suelo, esta formada por la pradera natural típica de este ecosistema, con diferente estado vegetativo (pradera con diferentes estados de crecimiento o pradera seca) en función de las condiciones climáticas de la estación anual. Este tipo

132

de ecosistema se encuentra en la actualidad, muy afectado por la acción antropogénica, por lo que el resultado del análisis de su estado en diferentes fechas, se considera como buen indicador de los cambios que sufre la superficie terrestre. En este estudio se selecciona una zona perteneciente a este ecosistema, inalterada por la acción humana durante al menos un año, lo que permite considerar que cualquier tipo de evolución en las cubiertas va a tener un origen natural.