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Limitaciones de imágenes de MUY alta resolución óptica en áreas urbanas

Las imágenes de muy alta resolución óptica en áreas urbanas han sido usadas para diversos fines: mapeo de materiales peligrosos (Marino et. al., 1999), monitoreo de las áreas verdes urbanas (Xiao et. al., 1999) y partes asfaltadas (Segl, Roessner y Heiden, 2000) son sólo algunos ejemplos.


Existen diferentes metodologías y técnicas en Percepción Remota (PR) con las cuales se pueden llevar a cabo aplicaciones en áreas urbanas, algunas son adaptaciones hechas de técnicas en fotogrametría y otras son propias de PR. En la última década la mayoría de las constelaciones en órbita ha experimentado una mejora en su resolución espacial (ya se pueden obtener resoluciones menores a 0.5m * píxel), aunque hay grandes vacíos en la parte espectral (la mayoría de los satélites siguen dividiendo la información en tres o cuatro bandas, sólo las últimas generaciones de WorldView son capaces de obtener ocho o más bandas del espectro visible). Estas limitaciones han permitido que, en áreas urbanas se hayan vuelto a aplicar algunas técnicas y métodos que los fotogrametristas emplearon con éxito con el uso de fotografías aérea, por ejemplo: el cálculo de alturas a través de sombras, extracción de inventarios urbanísticos (estructurales y espectrales) y generación de coberturas verdes urbanas a detalle.


Estadio Olímpico Universitario, UNAM (0.50m * píxel). Una imagen de satélite de muy alta resolución óptica puede considerarse aquella que tiene una resolución espacial menor a 1m * píxel, como las GeoEye, Pléiades, WorldView. Imagen: EVISMAR, SEMAR.


Limitaciones de las imágenes de alta resolución óptica

El uso de imágenes de alta resolución óptica se ha incrementado ya que cada vez la resolución espacial de los satélites de observación de la Tierra y comerciales es mayor y ha mejorado; sin embargo, esto no está exento de problemas. La mayoría de los usuarios de imágenes de muy alta resolución óptica no conocen el potencial que éstas tienen y, a menudo no emplean los métodos apropiados para tratarles. Existe una limitada literatura sobre el tema, siendo los chinos los mayores impulsores de este tipo de estudios.


Aspectos geométricos

Un primer grupo de características  a considerar  en el empleo de imágenes de muy alta resolución óptica está en su precisión geométrica. En aquellas imágenes cuyos píxeles tienen una resolución igual o menor a 1m la georreferenciación puede volverse un verdadero dolor de cabeza si la información que se dispone no cumple con los requisitos de precisión y calidad para realizar una comparación con el ajuste de la proyección geográfica hecho a la imagen de satélite (p.ej. incompatibilidad con el catastro o sobre excesos de datos en la imagen con respecto a la información de apoyo). Un segundo problema, más peculiar en las áreas urbanas densas, es la necesidad de aplicar procesos de ortorectificación. La fina resolución que ofrecen algunos sensores causa distorsiones geométricas en el paisaje y en la escena. 



Vista de la zona costera de Acapulco a través del satélite GeoEye-1 a 0.50m de resolución. Los edificios más altos registran cierta distorsión respecto al ángulo de toma de la imagen y su posición/altura. Imagen: EVISMAR, SEMAR.


Aspectos espectrales

Muchos de los estudios en áreas urbanas además de una alta resolución espacial requieren de una muy alta resolución espectral (es decir la capacidad de separar a través de su firma un material de otro), la cual aún no está disponible en la mayoría de los satélites comerciales. Esta capacidad queda reducida a los sensores hiperespectrales, los cuales pueden obtener una muy fina resolución espacial y una infinidad de bandas con muy pequeña longitud de onda. La capacidad y alcances de las bandas multiespectrales para el mapeo de materiales urbanos ha sido discutida por Herold, Gardner y Roberts (2003) mostrando que aquellas frecuencias con menos de 2m en longitud de onda son extremadamente útiles para el mapeo de materiales urbanos.

Generalmente, los sensores ópticos de los satélites de muy alta resolución no cumplen con los parámetros espectrales necesarios para hacer una adecuada delimitación de las características urbanas ya que sólo registran el espectro visible en bandas que van del azul, verde, rojo e infrarrojo cercano, además de pancromático en longitud de onda similares, omitiendo el infrarrojo y las bandas termales. El infrarrojo ha sido utilizado ampliamente para la caracterización de materiales urbanos y sus propiedades (p.ej. monitoreo de caminos asfaltados por Herold & Roberts, 2005). 


Elaboró. Geog. David Gómez Palacios
Torre de Ingeniería, Instituto de Ingeniería de la UNAM
Ciudad Universitaria, Coyoacán, México DF
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