Logo UAB
2023/2024

Ciència de la Informació Geogràfica: Teledetecció i SIG

Codi: 43380 Crèdits: 15
Titulació Tipus Curs Semestre
4314828 Teledetecció i Sistemes d'Informació Geogràfica OB 0 1

Professor/a de contacte

Nom:
Xavier Pons Fernandez
Correu electrònic:
xavier.pons@uab.cat

Idiomes dels grups

Per consultar l'idioma/es de l'assignatura caldrà anar a l'apartat "Metodologia" de la guia docent.

Equip docent

Lluis Pesquer Mayos
Miquel Ninyerola Casals
Alaitz Zabala Torres
Joan Cristian Padró Garcia

Equip docent extern a la UAB

Carolina Puig
Javier Muñoz
Joan Masó Pau
Jordi Joan Mallorquí Franquet
Josep A. Gili
Mercè Vall-Llossera Ferran
Sergi Gumà

Prerequisits

No es requereixen requisits previs


Objectius

Aquest mòdul té com a objectiu crear un marc introductori, ampli i específic al mateix temps, a la ciència i tecnologia de la informació geogràfica incidint en conceptes clau tant d'aspectes de la cartografia clàssica i el posicionament global, com aspectes relacionats amb la percepció remota i l'ús dels Sistemes d'Informació Geogràfica.

A l'acabar l'assignatura, l'alumne serà capaç de:

  • Comprendre les principals funcionalitats de diferents programes utilitzats en SIG i Teledetecció.
  • Usar adequadament diferents formats de dades i metadades.
  • Dominar els conceptes fonamentals de les diverses disciplines relacionades amb la posició i representació d'elements en l'espai, com la fotogrametria, la teledetecció o els sistemes de posicionament global.
  • Representar adequadament una realitat geogràfica en un document cartogràfic digital o analògic.
  • Prendre decisions informades sobre l'ús de la teledetecció en estudis territorials.
  • Discriminar entre diferents tipus de plataformes i sensors segons les seves característiques i saber escollir els adequats segons els objectius de l'estudi a realitzar.

Competències

  • Aplicar els coneixements sobre plataformes i sensors de teledetecció per a l'anàlisi i tractament de dades en diferents tipus d'estudis.
  • Demostrar una visió integradora dels problemes, plantejant diverses solucions innovadores i prenent decisions apropiades en funció dels seus coneixements i judicis.
  • Dissenyar i aplicar una metodologia d'estudi, basada en els coneixements adquirits, per a un cas d'ús específic.
  • Escollir les eines i aplicacions òptimes per als objectius d'un projecte relacionat amb la planificació o l'anàlisi espacial.
  • Que els estudiants sàpiguen comunicar les seves conclusions, així com els coneixements i les raons últimes que les fonamenten, a públics especialitzats i no especialitzats d'una manera clara i sense ambigüitats.
  • Que els estudiants tinguin les habilitats d'aprenentatge que els permetin continuar estudiant, en gran manera, amb treball autònom a autodirigit.
  • Tenir coneixements que aportin la base o l'oportunitat de ser originals en el desenvolupament o l'aplicació d'idees, sovint en un context de recerca.
  • Utilitzar diferents programaris especialitzats de SIG i teledetecció, així com altres programaris relacionats.

Resultats d'aprenentatge

  1. Comprendre les principals funcionalitats de diferents programes utilitzats en SIG i teledetecció.
  2. Demostrar una visió integradora dels problemes, plantejant diverses solucions innovadores i prenent decisions apropiades en funció dels seus coneixements i judicis.
  3. Discriminar entre diferents tipus de plataformes i sensors segons les seves característiques i saber triar els adequats segons els objectius de l'estudi que calgui fer.
  4. Dissenyar i aplicar una metodologia d'estudi, basada en els coneixements adquirits, per a un cas d'ús específic.
  5. Dominar els conceptes fonamentals de les diverses disciplines relacionades amb la posició i la representació d'elements en l'espai, com la fotogrametria, la teledetecció o els sistemes de posicionament global.
  6. Manejar adequadament diferents formats de dades i metadades.
  7. Prendre decisions informades sobre l'ús de la teledetecció en estudis territorials.
  8. Que els estudiants sàpiguen comunicar les seves conclusions, així com els coneixements i les raons últimes que les fonamenten, a públics especialitzats i no especialitzats d'una manera clara i sense ambigüitats.
  9. Que els estudiants tinguin les habilitats d'aprenentatge que els permetin continuar estudiant, en gran manera, amb treball autònom a autodirigit.
  10. Representar adequadament una realitat geogràfica en un document cartogràfic digital o analògic.
  11. Tenir coneixements que aportin la base o l'oportunitat de ser originals en el desenvolupament o l'aplicació d'idees, sovint en un context de recerca.

Continguts

PLATAFORMES I SENSORS

1. Plataformes: Aeronaus.
2. Plataformes: Aeronaus no tripulades.
  2.1. Punts clau de la reglamentació.
  2.2. Classificació.
3. Plataformes: satèl·lits.
  3.1. Subsistemes de un satèl·lit.
  3.2. Llançament.
  3.3. Òrbites espacials.
  3.4. Maniobres orbitals.
  3.5. Segment Terra.
4. Sensors.
  4.1. Telescopis.
  4.2. Lidar.
  4.3. Radiòmetres de microones i radar.
       4.3.1. Teledetecció de Microones.
       4.3.2. SAR: radar d'apertura sintètica.
       4.3.3. geometria i resolució espacial SAR.
       4.3.4. "Performance" SAR.
       4.3.5. Modes d'adquisició SAR.
       4.3.6. Sistemes aeroportats i satel·litaris SAR.
       4.3.7. Aplicacions interferomètriques.
5. Caracterització d'un instrument/missió de Teledetecció.
   5.1. Caracterització espacial (geomètrica).
   5.2. Caracterització espectral.
   5.3. Caracterització radiomètrica.
   5.4. Caracterització temporal.

PRINCIPIS DE CARTOGRAFIA

1. Història de la representació cartogràfica.
2. Geodèsia.
3. Projeccions cartogràfiques.
4. El sistema de referència UTM.
5. Productes cartogràfics: els mapes.
6. Cartografia topogràfica i temàtica.

GEODESIA I SISTEMES DE POSICIONAMENT

1. Geodèsia i Cartografia.
2. Nomenclatura: què és GNSS; altres sistemes a més de l'GPS.
3. Introducció als sistemes de posicionament global i desenvolupament històric.
4. Fonaments del sistema.
    4.1. Sectors o segments.
    4.2. Mesures bàsiques. Codi i fase.
5. Mètodes d'operació.
6. Tipus de receptors.
7. Precisions.
8. Aplicacions.

FONAMENTS DE SIG

1. Introducció.
    1.1. Definició de SIG.
    1.2. La informació geogràfica i els SIG.
    1.3. Connexions i diferències entre els SIG i altres sistemes.
    1.4. Aplicacions de l'SIG.
    1.5. Introducció al programari de l'ArcGIS i MiraMon.
2. Models de dades.
    2.1. Model ràster.
    2.2. Model vectorial.
    2.3. Estructuració topològica.
    2.4. Atributs, taules i validació.
    2.5. Model d'observacions i mesures.
    2.6. Formats: importació i exportació. Model CAD.
3. Producció de dades.
    3.1. Entrada de dades.
    3.2. Validació i errors.
4. Processament de dades.
    4.1. Classificació i reclassificació.
    4.2. Transformacions ràster - vector: rasterització i vectorització.
    4.3. Generalització cartogràfica.
5. Introducció a l'anàlisi SIG.
    5.1. Operacions aritmètiques i lògiques entre capes.
    5.2. Combinacions analítiques de capes.

COMPOSICIÓ I IMPRESSIÓ DE DOCUMENTS CARTOGRÀFICS

Continguts eminentment pràctics basats en l'ús de diferent programari per a l'obtenció de cartografia en paper. Es tractaran temes formals de la composició així com consells destinats a l'obtenció d'impressions intel·ligibles i fidels a la realitat que es volen representar.

VISIÓ SINÒPTICA DE LA TELEDETECCIÓ

1. Introducció. Visió general de la teledetecció.
    1.1. Definició.
    1.2. Quines eines tenim.
    1.3. Què es pretén.
    1.4. Tipus de plataformes: aèries i satel·litàries, heliosíncrona i geostacionària.
    1.5. Tipus de sensors segons la forma d'obtenció de les dades, el tipus d'informació registrada, la regió espectral a que són sensibles, etc.
    1.6. Cadena típica de processament de les imatges (correccions, milloraments, extracció d'informació de les imatges, etc).
    1.7. Conceptes bàsics: píxel; resolucions espacial, espectral, radiomètrica, temporal i angular; imatges en escala de grisos i amb paleta, representacions en color realit en color fals.
    1.8. Anàlisi visual versus processament digital.
    1.9. Teledetecció Satelital versus Teledetecció aeroportada i UAV.
   1.10. Característiques importants i limitacions de la teledetecció.
   1.11. Breu història de la teledetecció. La teledetecció a l'Estat espanyol i internacionalment: associacions, congressos, publicacions.
   1.12. Comentari de la bibliografia recomanada i de les principals revistes.
2. Espectre electromagnètic i signatures espectrals.
    2.1. Conceptes bàsics.
    2.2. Radiació solar; radiació tèrmica emesa per la Terra; microones.
    2.3. Firmes espectrals.
3. Naturalesa de les imatges. Correccions, millores, transformacions.
    3.1. Naturalesa de les imatges.
    3.2. Formats més habituals en teledetecció.
    3.3. Correccions geomètriques.
    3.4. Correccions radiomètriques.
    3.5. Millora d'imatge.
    3.6. Transformacions: índexs de vegetació, components principals, etc.
4. Lectura i interpretació d'imatges de satèl·lit.
5. Obtenció d'informació a partir de les imatges.
    5.1. Classificació supervisada.
    5.2. Classificació no supervisada.
    5.3. Classificació i mixta.
    5.4. Estimació de variables contínues.
    5.5. Verificació de resultats.
6. Teledetecció, cartografia i sistemes d'informació geogràfica.

FOTOGRAMETRIA

1. Fonaments de fotogrametria.
    1.1. Introducció.
    1.2. La fotogrametria aèria.
    1.3. Mesures sobre fotografies i correccions.
    1.4. La fotografia vertical.
    1.5. Visió estereoscòpica.
    1.6. Paral.laxi estereoscòpica.
    1.7. Rectificació.
    1.8. Restitució.
2. Fotogrametria topogràfica.
    2.1. Fases d'un aixecament topogràfic.
    2.2. Classificació dels aixecament fotogramètrics.
    2.3. Escala fotogràfica i escala d'aixecament.
    2.4. Planificació dels treballs. Projectes de vol. Pla i execució de vol.
    2.5. Operacions posteriors a el vol fotogramètric (restitució, rectificació, generació de models digitals de terreny, etc.)
    2.6. Ortofotografia versus Rectificació.


Metodologia

Llengua vehicular majoritària: espanyol (spa), tot i que els materials bibliogràfics poden estar en altres llengües, majoritàriament anglès.

En aquest mòdul es realitzen 3 grups d'activitats d'aprenentatge:

  • Les activitats dirigides consisteixen en classes de teoria i pràctiques que es realitzaran en una aula d'informàtica especialitzada. A l'inici de cadascuna de les matèries que formen el mòdul els docents explicaran l'estructura dels continguts teorico-pràctics, així com el mètode d'avaluació.
  • Les activitats supervisades consisteixen en pràctiques d'aula que permetran elaborar els treballs i exercicis de cada matèria, així com sessions de tutories amb els docents en cas que els estudiants ho sol·licitin.
  • Les activitats autònomes són el conjunt d'activitats relacionades amb l'elaboració de treballs, exercicis i exàmens, com ara l'estudi de diferent material en forma d'articles, informes, dades, etc., definides segons les necessitats de treball autònom cada estudiant.

Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, per a la complementació per part de l'alumnat de les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura/mòdul.


Activitats formatives

Títol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Tipus: Dirigides      
Classes de resolució d'exercicis 34 1,36 8, 9, 4, 3, 6, 5, 10, 2, 7, 1, 11
Classes magistrals / expositives 49 1,96 8, 9, 4, 3, 6, 5, 10, 2, 7, 1, 11
Tipus: Supervisades      
Pràctiques d'aula 87 3,48 8, 9, 4, 3, 6, 5, 10, 2, 7, 1, 11
Tutories 10 0,4 8, 9, 4, 3, 6, 5, 10, 2, 7, 1, 11
Tipus: Autònomes      
Elaboració de treballs 157 6,28 8, 9, 4, 3, 6, 5, 10, 2, 7, 1, 11
Estudi personal 30 1,2 8, 9, 4, 3, 6, 5, 10, 2, 7, 1, 11
Lectura d'articles i informes d'interés 3 0,12 8, 9, 4, 3, 6, 5, 10, 2, 7, 1, 11

Avaluació

Aquest mòdul no preveu el sistema d’avaluació única.

L’avaluació d’aquesta assignatura consta del següent sistema:

  • La realització de diversos exàmens, que valdran entre un 40 % i un 60 % de la nota final i que inclouran la matèria teòrica i pràctica realitzada.
  • La realització de diferents treballs pràctics proposats al llarg de la docència del mòdul i lliurats dins del termini fixat, que valdran entre un 40 % i un 60 % de la nota final. Es valorarà una presentació formal correcta i una elaboració acurada.

Aspectes a tenir en compte.

  • L’assistència continuada a classe és altament recomanable pel correcte seguiment de les assignatures. Només en casos d’impossibilitat física d’assistència presencial el seguiment en streaming està justificat, ja que una part important de les experiències i aprenentatges s’assoleixen plenament amb el contacte amb el professorat i els companys de classe.
  • En cas d’haver de lliurar treballs pràctics, aquest lliurament cal fer-lo dins dels terminis previstos perquè siguin avaluats.
  • En el moment de realització de cada activitat avaluativa, l’Equip docent  informarà l’alumnat del procediment i data de revisió de les qualificacions.

Recuperació.

  • En cas que no s’hagi assolit una nota mínima de 5 sobre 10 s’haurà de recuperar l’activitat d’avaluació. La possibilitat de recuperació és única.
  • L’Equip docent corresponent informarà de la data assignada per a realitzar/lliurar l’activitat d’avaluació.

Còpies i plagis.

  • Les còpies fan referència a les evidències de que el treball o l'examen s'ha fet en part o totalment sense contribució intel·lectual de l'autor. En aquesta definició s'hi inclouen també les temptatives provades de còpia en exàmens lliuraments de treballs i les violacions de les normes que n'asseguren l'autoria intel·lectual. Els plagis fan referència als treballs i textos d'altres autors que es fan passar com a propis. Són un delicte contra la propietat intel·lectual. Per evitar incórrer en plagi, citeu les fonts que feu servir a l'hora d'escriure l'informe d'un treball. D’acord amb la normativa de la UAB, tant còpies com plagis o qualsevol intent d'alterar el resultat de l'avaluació, pròpia o aliena -deixant copiar, per exemple- impliquen una nota de la part corresponent (teoria, problemes, pràctiques) de 0 i, en aquest cas, un suspès de l'assignatura, sense que això limiti el dret a emprendre accions en contra dels qui hi hagin participat, tant a l'àmbit acadèmic com en el penal. Vegeu documentació de la UAB sobre "plagi"a: http://wuster.uab.es/web_argumenta_obert/unit_20/sot_2_01.html

Activitats d'avaluació continuada

Títol Pes Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Examen teòric i pràctic 40% - 60% 5 0,2 8, 9, 4, 3, 6, 5, 10, 2, 7, 1, 11
Treballs pràctics 40 % - 60 % 0 0 8, 9, 4, 3, 6, 5, 10, 2, 7, 1, 11

Bibliografia

Obres generals

Arbiol, R., O. Viñas, J.M. Camarasa, V. Palà (1986) "Mapa d'usos del sòl de Catalunya a partir de dades del satèl.lit LANDSAT-2" Institut Cartogràfic de Catalunya. Barcelona. 154 págs. + 1 mapa.
Barret, E. C., L. F. Curtis (1999): “Introduction to Environmental Remote Sensing”, Cheltenham, Stanley Thornes Publishers Ltd.
Campbell, J.B., Wynne, R. (2011) "Introduction to Remote Sensing" The Guilford Press. N.Y. 667 págs. 5ª edició.
Chuvieco, E. (2010): “Teledetección Ambiental: La observación de la Tierra desde el Espacio”, Barcelona, Ariel. 608 págs. 3ª edició.
Colwell, R.N. (ed.) (1983) "Manual of Remote Sensing" American Society of Photogrammetry. Falls Church. Virginia. 2 vol.
Conway, E. D. (1997): “An introduction to satellite image interpretation”, Baltimore, John Hopkins University Press.
Cracknell, A. P., L. W. B. Hayes (2007): “Introduction to Remote Sensing”, CRC Press, Boca Ratón. 335 págs. 2ª edició (1ª edició de 1991).
Curran, P.J. (1985) "Principles of Remote Sensing" Longman. London.
Emery, W., A. Camps (2017) "Introduction to Satellite Remote Sensing. Atmosphere, Ocean, Land and Cryosphere Applications". Elsevier. 860 págs.
Girard, M.C., C.M. Girard (1999) "Traitement des données de télédétection" Dunod. Paris. 529 págs. ISBN 2-10-004185-1.
Gandía, S., J. Melià (eds.) (1991) "La teledetección en el seguimiento de los fenómenos naturales. Recursos renovables: Agricultura" Departament de Termodinàmica. Universitat de València.
Institut Cartogràfic de Catalunya (1992) "Mapa d'usos del sòl de Catalunya" Institut Cartogràfic de Catalunya. Barcelona. 118 págs. + 20 làmines + 1 mapa.
Jensen, J.R. (2016)"Introductory Digital Image Processing. A Remote Sensing Perspective" Prentice Hall. Englewood Cliffs. 4ª edició. 656 págs.
Lillesand, T.M., R.W. Kiefer, J. Chipman (2015) "Remote Sensing and Image Interpretation" John Wiley & Sons. N.Y. 736 págs. 7ª edició.
Mather, P.M., M. Koch (2010) "Computer Processing of Remotely-Sensed Images" J. Wiley & Sons. Chichester. 460 págs. 4ª edició.
Paine, D., J. Kiser. (2003) "Aerial Photography and Image Interpretation" J. Wiley & Sons. Chichester. 648 págs. 2ª edició.
Pons, X., A. Arcalís. (2012) "Diccionari terminològic de teledetecció" Enciclopèdia Catalana i Institut Cartogràfic de Catalunya. Barcelona. 597 págs. També a http://www.termcat.cat/ca/Diccionaris_En_Linia/197/Cerca/
Pinilla, C. (1995) "Elementos de Teledetección" RAMA. Madrid
Rees, G. (2005): “The Remote Sensing Data Book”, Cambridge, Cambridge University Press. 276 p. 2ª edició.
Richards, J. A. (2012): “Remote Sensing Digital Image Analysis. An Introduction”, Berlin, Springer-Verlag. 494 págs. (en algunes edicions anteriors, com la del 2005, en coautoira amb X. Jia)
Schowengerdt, R. A. (2006): “Remote Sensing. Models and methods for image processing”, San Diego, California, Academic Press. 560 págs. 2ª edició.
Sobrino, J. A. (Ed.) (2000): “Teledetección”, València, Servei de Publicacions, Universitat de València.
Wilkie, D. S., J. T. Finn (1996): “Remote Sensing Imagery for Natural Resources Monitoring”, New York, Columbia University Press.
Ustin, S. (Ed.) (2008): “Remote Sensing for Natural Resource Management and Environmental Monitoring” (Manual of Remote Sensing - Third Edition), Wiley and American Soc. of Photogrammetry and Remote Sensing. New York. 768 p.

Alguns manuals i articles especialitzats

Bariou, R., D. Lecamus, F. Le Henaff (1985a) "Réponse spectrale des végétaux" Presses Universitaires de Rennes 2. Rennes. 91 págs.
Bariou, R., D. Lecamus, F. Le Henaff (1985b) "L'atmosphère" Presses Universitaires de Rennes 2. Rennes. 77 págs.
Bariou, R., D. Lecamus, F. Le Henaff (1985c) "Le rayonnement electromagnetique" Presses Universitaires de Rennes 2. Rennes.
Bariou, R., D. Lecamus, F. Le Henaff (1985d) "Albedo, Reflectance" Presses Universitaires de Rennes 2. Rennes. 41 págs.
Borengasser, M., W. S. Hungate, R. Watkins (2008) "Hyperspectral Remote Sensing: Principles and Applications” CRC Press, Boca Raton. 119 págs.
Cassenet, J. (1988) "Satellites et capteurs" Paradigme. Caen. 142 págs.
Diaz-Delgado, R., Lucas, R., Hurford, C. (Eds.) (2017) " The Roles of Remote Sensing in Nature Conservation" Springer. 318 págs.
Foin, P. (1987) "Cartographie topographique et thématique" Paradigme. Caen. 128 págs.
Girard, C.M., C.M. Girard (1989) "Teledetection Appliquée. Zones tempereées et intertropicales" Masson. Paris.
Guyot, G. (1989) "Signatures spectrales des surfaces naturelles" Paradigme. Caen. 178 págs.
Joly, G. (1988) "Les données-images" Paradigme. Caen. 137 págs.
Joly, G. (1986) "Traitement des fichiers-images" Paradigme. Caen. 138 págs.
Masek, JG, MA Wulder, B Markham, J McCorkel, CJ Crawford, J Storey, DT Jenstrom (2020) Landsat 9: Empowering open science and applications through continuity, Remote Sensing of Environment, 248:111968
Rees, W.G. (1990) "Physical principles of remote sensing" Cambridge University Press. Cambridge. 247 págs.
Young N.E., R.S. Anderson, S.M. Chignell, A.G. Vorster, R. Lawrence, P.H. Evangelista (2017) "A survival guide to Landsat preprocessing" Ecology, 98:920–932.

Principals revistes

Remote Sensing of Environment. Elsevier Science Publishing Company.
Remote Sensing. MDPI
IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. Institute of Electrical and Electronics Engineers. També editen IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, amb articles més curts i una més ràpida dinàmica de publicació.
International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. Elsevier Science Publishing Company.
ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. ISPRS.
Photogrammetric Engineering & Remote Sensing. American Society for Photogrammetry and Remote Sensing.
International Journal of Remote Sensing. Taylor and Francis.
Canadian Journal of Remote Sensing. Canadian Aeronautics and Space Institute
Photogrammetry & Remote Sensing. International Society for Photogrammetry and Remote Sensing.
Journal of Applied Remote Sensing. SPIE.
Photointerprétation. Éditions Technip.

Hi ha altres important revistes que sovint tracten temes de Teledetecció, com el Journal of Geophysical Research – Atmospheres i d’altres revistes de menor impacte, com ara “Photogrammetria”, “Remote Sensing Quarterly”, “EARSeL Advances in Remote Sensing”, “Geocarto International”, “Soviet Journal of Remote Sensing”, “Earth Observation Magazine”, “Revista de Teledetección”, etc. ... O revistes que han quedat absorbides en d’altres, com “Remote Sensing Reviews” que va quedar incorporada a IJRS (https://www.tandfonline.com/loi/grsr20).


Programari

MiraMon, ArcGIS, QGIS, MATLAP, ENVI, Mission Planner, Office Microsoft