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2020/2021

Procesamiento de Imágenes de Teledetección

Código: 43384 Créditos ECTS: 6
Titulación Tipo Curso Semestre
4314828 Teledetección y Sistemas de Información Geográfica OB 0 1
La metodología docente y la evaluación propuestas en la guía pueden experimentar alguna modificación en función de las restricciones a la presencialidad que impongan las autoridades sanitarias.

Contacto

Nombre:
Xavier Pons Fernández
Correo electrónico:
Xavier.Pons@uab.cat

Uso de idiomas

Lengua vehicular mayoritaria:
catalán (cat)

Otras observaciones sobre los idiomas

Aproximadamente el 55 % de las clases son en catalán y el 45 % en castellano. La mayoría de bibliografía es en lengua inglesa.

Equipo docente externo a la UAB

Adriano Camps
Antoni Broquetas
Jordi Cristóbal

Prerequisitos

No se requieren requisitos previos

Objetivos y contextualización

Al finalizar la asignatura, el alumno será capaz de:

Dominar diferentes herramientas de procesamiento primario de imágenes aéreas y de satélite.
Dominar los principios físicos que rigen la captación remota de imágenes así como las transformaciones del contenido de la propia imagen.
Distinguir las diferentes fuentes de deformaciones geométricas de la imagen así como las posibles interferencias en la señal captada causadas por efectos atmosféricos o de iluminación (topografía, etc.)
Aplicar correctamente las metodologías para paliar las diferentes fuentes de error a fin de poder visualizar y extraer parámetros físicos de los datos recibidos.

Competencias

  • Aplicar distintas metodologías de procesamiento primario de imágenes obtenidas por sensores remotos para la posterior extracción de información geográfica.
  • Demostrar una visión integradora de los problemas, planteando soluciones innovadoras y tomando decisiones apropiadas en función de sus conocimientos y juicios.
  • Diseñar y aplicar una metodología de estudio, basada en los conocimientos adquiridos, para un caso de uso específico.
  • Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  • Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
  • Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  • Utilizar distintos softwares especializados de SIG y teledetección, así como otros softwares relacionados.

Resultados de aprendizaje

  1. Aplicar correctamente las metodologías para paliar las distintas fuentes de error a fin de poder visualizar y extraer parámetros físicos de los datos recibidos.
  2. Demostrar una visión integradora de los problemas, planteando soluciones innovadoras y tomando decisiones apropiadas en función de sus conocimientos y juicios.
  3. Diseñar y aplicar una metodología de estudio, basada en los conocimientos adquiridos, para un caso de uso específico.
  4. Distinguir las distintas fuentes de deformaciones geométricas de la imagen así como las posibles interferencias en la señal captada causadas por los efectos atmosféricos o de iluminación (topografía, etc.).
  5. Dominar distintas herramientas de procesamiento primario de imágenes aéreas y de satélite.
  6. Dominar los principios físicos que rigen la captación remota de imágenes, así como las transformaciones del contenido de la propia imagen.
  7. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  8. Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
  9. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.

Contenido

PRINCIPIOS FÍSICOS

Temario (generalidades y espectro solar)

  1. Conceptos: radiación, onda y espectro electromagnético, polarización. Relaciones fundamentales entre frecuencia, longitud de onda y energía transportada.
  2. Magnitudes físicas de base (terminología y simbología, definiciones, unidades): Energía radiante, flujo energético, intensidad energética, radiancia, excitancia energética, irradiancia, reflectancia, albedo, transmitancia, absortancia; absorbancia. Magnitudes espectrales.
  3. Reflexión especular, difusa y lambertiana.
  4. Cuerpo negro (ley de Planck, ley de Stefan-Boltzman, ley del desplazamiento de Wien).
  5. La radiación solar. Características exoatmosféricas y a la superficie de la Tierra; interacción con la atmósfera y ventanas atmosféricas.
  6. Firmas espectrales. Principales características del agua, los suelos y las rocas y la vegetación en el visible e infrarrojo no térmico.
  7. Factores que influyen en la firma espectral registrada.

Temario (térmico)

  1. La radiación térmica emitida por la Tierra.
  2. Magnitudes físicas para la región del infrarrojo térmico.
  3. Cuerpo negro, cuerpo blanco, cuerpo gris y radiadores selectivos. Leyes del cuerpo negro.
  4. Comportamiento térmico de un objeto: parámetros relacionados.
  5. Comportamiento espectral de las diferentes cubiertas en la región del infrarrojo térmico.
  6. Factores de los que depende la emisividad.
  7. Estimación de la emisividad con datos de campo.
  8. Estimación de la emisividad con datos de satélite.

Temario (microondas activas)

  1. Microondas activas: Imágenes Radar
  2. Interacción onda-materia: Sección recta Radar y Coeficiente de retrodispersión
  3. Modelos de retrodispersión
  4. Polarimetría SAR
  5. Interferometría SAR

Temario (microondas pasivas)

  1. Sensores pasivos: fundamentos y principios físicos
  2. Aplicaciones de microondas pasivas E.O
  3. Radiómetros de microondas:
    1. FOM (Figures of Merit): Resolución angular y resolución radiométrica
    2. Calibración: interna, externa, uso de la información multiobservación
  4. Presente y futuro EO misiones de microondas pasivas 

CORRECCIÓN GEOMÉTRICA DE IMÁGENES

  1. Necesidad de efectuar correcciones geométricas. Fuentes de deformaciones. Concepto de ortoimagen, de ortofoto, de ortofoto auténtica de ortofotomapa. Correcciones en bases vectoriales
  2. Modelos físicos (ecuaciones de colinealidad, modelos orbitales), semi-empíricos (correcciones polinómicas con y sin relieve, modelos de funciones racionales, triangulación de Delaunay) y mixtos. Modelo de las imágenes radar: determinación del paso de muestreo en azimut y distancia. Papel del relieve. Puntos de control sobre el terreno (GCP), puntos de test, puntos homólogos.
  3. Geometría de la imagen radar. Muestreo de la imagen. Distorsiones geométricas de las imágenes. Geocodificación precisa de las imágenes mediante Modelos Digitales de Elevaciones (MDE o DEM). Obtención de los DEM y Cartografía Radar. Aproximaciones para zonas de bajo relieve. Ejemplos
  4. Proceso básico de corrección. Consideraciones cromáticas, radiométricas y geométricas en el remuestreode laimagen: vecino más cercano, interpolación bilineal y bicúbica. Consideraciones sobre la dimensión del píxel de salida
  5. Fuentes de puntos de control. Colocación automática de puntos de control
  6. Aspectos básicos de los modelos físicos. Necesidad de la consideración del relieve
  7. Aspectos básicos de los modelos semi-empíricos:

          7.1. Modelos polinómicos de 1º y 2º grado. Casos de aplicación
          7.2. Modelos polinómicos grado superior. Casos de aplicación
          7.3. Modelos polinómicos con consideración del relieve
          7.4. Modelos de funciones racionales
          7.5. Triangulación de Delaunay
     8. Modelos mixtos: teoría y ejemplos en ASTER, MODIS, SSM / I y SMOS.
     9. Estimación del error de la corrección geométrica. Interpretación estadística del RMS
   10. Mosaicos y geometría de imágenes
     

CORRECCIÓN RADIOMÉTRICA DE IMÁGENES

Temario (espectro solar)

       1. Necesidad de efectuar correcciones radiométricas. Calibración de los sensores. Fuentes de distorsión de la señal. Conversión de DN a radiancia. Interés y obtención de reflectancias.
       2. Formulación de correcciones en el visible e infrarrojo no térmico.
          2.1. Papel del Sol y de la atmósfera. Radiancia exoatmosférica, Transmitancia. Variación a lo largo del año. Variación espectral. Radiación atmosférica difusa.
          2.2. Papel del relieve: Ángulo de incidencia, autosombras, sombras proyectadas. Bóveda celeste visible. Radiación reflejada vecina.
          2.3. Problemática de la mezcla de sensores en un mismo estudio. Posibilidades de uso para la deducción de áreas pseudoinvariantes (PIA) que ayuden en el ajuste de los parámetros atmosféricos y en la utilización de datos provenientes de sondas atmosféricas.
          2.4. Uso combinado de sensores in situ como espectroradiómetros de mano o fotómetros solares.
       3. Alternativas a las correcciones basadas en más riqueza multiespectral por disponibilidad de más imágenes en diferentes fechas: ventajas y limitaciones.

Metodología

En este módulo se realizan 3 grupos de actividades de aprendizaje:

Las actividades dirigidas consisten en clases de teoría y prácticas que se realizarán en un aula de informática especializada. Al inicio de cada una de las materias que forman el módulo los docentes explicarán la estructura de los contenidos teórico-prácticos, así como el método de evaluación.

Las actividades supervisadas consisten en prácticas de aula que permitirán elaborar los trabajos y ejercicios de cada materia, así como sesiones de tutorías con los docentes en caso de que los estudiantes lo soliciten.

Las actividades autónomas son el conjunto de actividades relacionadas con la elaboración de trabajos, ejercicios y exámenes, como por ejemplo el estudio de diferente material en forma de artículos, informes, datos, etc., definidas según las necesidades de trabajo autónomo cada estudiante.

Actividades

Título Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Tipo: Dirigidas      
Clases de resolución de ejercicios 8 0,32 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 8, 7
Clases magistrales / expositivas 27 1,08 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 8, 7
Tipo: Supervisadas      
Prácticas de aula 34 1,36 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 8, 7
Tutorías 4 0,16 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 8, 7
Tipo: Autónomas      
Elaboración de trabajos 58 2,32 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 8, 7
Estudio personal 15 0,6 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 8, 7
Lectura de artículos e informes de interés 2 0,08 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 8, 7

Evaluación

La evaluación de esta asignatura consta del siguiente sistema:

a) La realización de 2 exámenes, que valdrán entre un 60 % y un 70 % de la nota final y que incluirán la materia teórica y práctica realizada. El examen que no haya alcanzado la nota mínima de 5 sobre 10 deberá ser repetido el día asignado por el docente de la asignatura.

b) La realización de diferentes trabajos prácticos propuestos a lo largo de la docencia del módulo y entregados dentro del plazo fijado, que valdrán entre un 30 % y un 40 % de la nota final. Se valorará una presentación formal correcta y una elaboración cuidada.

Actividades de evaluación

Título Peso Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Examen teórico y práctico 60 % - 70 % 2 0,08 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 8, 7
Trabajos prácticos 40 % - 60 % 0 0 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 8, 7

Bibliografía

PRINCIPIOS FÍSICOS

Bibliografía (general y de espectro solar y térmico)

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Bibliografía (microondas activas y pasivas)

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RECTIFICACIÓN GEOMÉTRICA DE IMÁGENES

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