Espectro electromagnético y la percepción remota

EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Y LA PERCEPCIÓN REMOTA

El espectro electromagnético es un arreglo contínuo de radiaciones ordenado en la longitud de onda o frecuencia. Práctica y teóricamente se ha establecido que el espectro electromagnético incluye longitudes de onda que se extienden desde angstroms hasta kilómetros.

Las frecuencias fluctúan entre 10 a la cuarta y 10 a la veinte ciclos por segundo, correspondiendo las frecuencias más bajas a las longitudes de ondas mayores y las frecuencias altas a longitudes de onda menores.
No existen instrumentos o mecanismos que puedan detectar la emisión de energía a lo largo de todo el espectro, razón por la cual éste ha sido dividido en varias regiones espectrales. La subdivisión es arbitraria y ha sido basada en los medios actualmente disponibles para generación y detección de la energía. Por el carácter contínuo del espectro, los límites tampoco son fijos y pueden variar según distintos autores. Aún con equipos modernos resulta dificil emitir o recibir energía correspondiente a una determinada longitud de onda.
En general se trabaja con una pequeña banda del espectro, pues aislar energía de una determinada frecuencia es un proceso realmente complejo.

Las diversas regiones del espectro tienen determinadas propiedades y limitaciones:

Rayos Cósmicos y Gamma. Menos de 0.03 nanómetros. Radiación proveniente del sol, es completamente absorbida por la atmósfera superior y no es utilizable en percepción remota. La radiación Gamma proveniente de minerales radioactivos es registrada por detectores operantes desde aviones a baja altitud.

Rayos X. De 0.03 a 3 nanómetros. La radiación proveniente del espacio se absorbe completamente por los gases de la atmósfera, por esto no es posible emplearla en percepción remota. Se han construído sistemas emisores de rayos X para aprovechar su gran capacidad de penetración aún a través de materia sólida como los tejidos humanos. Su utilización requiere una corta distancia entre el sensor y la fuente de información. Tenemos como ejemplo su utilización en medicina.

Ultravioleta (UV). De 3 nanómetros a 0.4 micrómetros. La radiación con longitudes de onda de menos de 0.3 micrómetros es completamente absorbida por el ozono de la atmósfera superior; por lo que sólo se utiliza en percepción remota la región comprendida entre los 0.3 y 0.4 micrómetros, denominada ultravioleta fotográfico, el cual puede ser transmitido a través de la atmósfera, es detectable con película y con fotodetectores, aunque la dispersión atmosférica es severa.

Visible. De 0.4 a 0.7 micrómetros. Detectables con película o fotodetectores. Rango de operaciones de la fotografía convencional. Incluye el pico de reflectancia de la tierra a 0.5 micrómetros. Por ser ésta la única región a la cual es sensible el ojo humano, es la más utilizada en percepción remota.

Infrarrojo (I.R.). De 0.7 a 14.0 micrómetros. La interacción con la materia varía según la longitud de onda. Las principales regiones del infrarrojo son:

• Infrarrojo reflejado: 0.7-3.0 micrómetros. Es energía reflejada y no contiene información sobre las propiedades térmicas de los materiales a las temperaturas corrientes en la superficie de la tierra. Esta región se subdivide a su vez en dos: infrarrojo cercano 0.7 a 1.3 micrómetros e infrarrojo medio de 1.3 a 3.0 micrómetros. Dentro del infrarrojo cercano se encuentra el límite máximo para operación de los sistemas fotógráficos (0.9 um).
  
• Infrarrojo termal: 3.0 a 14.0 micrómetros. Se subdivide en dos ventanas: 3 a 5 y 8 a 14 micrómetros. Las imágenes para esta región se obtienen con barredores ópticos-mecánicos, pero no con películas.

Microondas. De 0.3 a 300 cm. Estas longitudes de onda pueden penetrar nubes y niebla. Las imágenes pueden adquirirse en forma activa o pasiva. El sensor de microondas más usualmente utilizado en percepción remota es el radar, las longitudes de onda de los sistemas comerciales utilizados en la actualidad son: 0.8 a 2.4 cm. (Banda K), 2.4 a 3.75 cm. (Banda X) y 15 a 30 cm. (Banda L). Las longitudes de onda superiores a las microondas son utilizadas en transmisiones de radio y redes eléctricas de corriente alterna; en la actualidad no tienen aplicación en teledetección.

Regiones del espectro electromagnético según su utilización en Percepción Remota.

Según sus aplicaciones en teledetección, el espectro electromagnético ha sido dividido en regiones que difieren de aquellas establecidas según las propiedades físicas de la radiación electromagnética. Estas regiones son:

Ultravioleta fotográfico. De 0.3 a 0.4 micrómetros. Sólo esta porción del ultravioleta puede ser captada con emulsiones fotográficas, las demás longitudes de onda son absorbidas casi en su totalidad por la atmósfera y no alcanzan a incidir sobre la superficie terrestre.

Visible. De 0.4 a 0.7 micrómetros. Rango de operación de la mayoría de los sensores productores de imágenes y el más ampliamente conocido, ya que corresponde a la sensibilidad del ojo humano, lo cual facilita la interpretación de las imágenes.

Fotográfica. De 0.3 a 0.9 micrómetros. Corresponde a los rangos de sensibilidad de las películas fotográficas actualmente en uso, se localiza dentro de la ventana atmosférica comprendida entre 0.3 a 1.35 micrómetros. Es el rango utilizado en fotografía multiespectral.

Región reflectia. De 0.3 a 3.0 micrómetros. Corresponde al rango en el cual los sensores captan la radiación reflejada por los cuerpos naturales a temperaturas corrientes de la superficie terrestre.

Región emisiva. De 3.0 a 14.0 micrómetros. En esta región los sensores captan la radiación emitida por los cuerpos en función de su temperatura. A temperaturas corrientes, los cuerpos de la superficie emiten energía en longitudes de onda relatiamente grandes, por esta razón los sensores térmicos sólo pueden operar en esta región. Se le denomina infrarrojo emisivo o térmico.

Infrarrojo reflectivo. De 0.7 a 3.0 micrómetros. Región del infrarrojo en la cual se capta radiación reflejada. En ella operan tanto sistemas fotográficos como barredores multiespectrales. Dentro de esta pueden considerarse dos regiones:

Infrarrojo cercano. De 0.7 a 1.3 micrómetros. Región en la cual operan las emulsiones fotográficas de amplia sensibilidad; corresponde al límite de la ventana, ultravioleta, visible, infrarrojo cercano.

Infrarrojo medio. De 1.3 a 3.0 micrómetros. Es la región infrarroja donde se presenta mayor influencia de las zonas de absorción de la radiación electromagnética; los sensores deben operar dentro de las dos venrtanas atmosféricas que se presentan en esta región: 1.5 a 1.8 micrómetros y 2.0 a 2.4 micrómetros. El fenómeno de absorción ha limitado considerablemente la utilización de esta región del infrarrojo.

Región óptica. De 0.3 a 15.0 micrómetros. Comprende todo el rango de aplicación de los sistemas ópticos como lentes, prismas, espejos. Los barredores multiespectrales tienen capacidad para operar en toda la región óptica, por tanto son los sensores de más amplia gama de resolución espectral.

Microondas. De 0.3 a 300 cm. En la región de las microondas operan tanto sensores pasivos como algunos radiómetros y el radar. En estudios de recursos naturales se utiliza sólo el radar de visión lateral SLAR, cuyo rango de operación se extiende entre 0.8 y 100 cm.

Relación entre bandas y longitud de onda utilizada en Percepción Remota

REGIÓN	BANDA	LONGITUD DE ONDA
Ultravioleta	UV intermedio	0.280 a 0.315 µm
	UV cercano (Fotográfico)	0.315 a 0.380 µm
Visible	Violeta	0.380 a 0.446 µm
	Indigo	0.446 a 0.464 µm
	Azul	0.464 a 0.500 µm
	Verde	0.500 a 0.578 µm
	Amarillo	0.578 a 0.592 µm
	Naranja	0.592 a 0.620 µm
	Rojo	0.620 a 0.700 µm
Infrarrojo	Cercano	0.7 a 1.3 µm
	Medio	1.3 a 3.0 µm
	Lejano	3.0 a 14.0 µm
Microondas		0.3 a 300 cm