I.INTRODUCCIÓN El presente informe tiene por objetivo realizar firmas espectrales de diferentes superficies con el fin de conocer el comportamiento de cada una de ellas en función a diferentes longitudes de onda, de la cual se tiene conocimiento que poseen diferentes respuestas espectrales. Comportamiento en particular que se conoce como firma espectral que cada objeto produce una vez que la energía solar incide sobre él. La energía incidente, sin embargo, varía por otros factores como: hora del día, época del año, latitud, condiciones meteorológica, difracción y absorción atmosférica, factores que afectan la respuesta espectral final de los objetos. Tres serán las superficies estudiadas: suelo, agua y vegetación. Los resultados serán contrastados con lo que se tiene en la literatura. II. OBJETIVOS: Realizar las firmas espectrales para distintas superficies y contrastar los resultados con la teoría existente. III. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 3.1 FIRMAS ESPECTRALES El comportamiento teórico o la respuesta modelo de cada uno de los objetos con la interacción con la energía, expresada en la resultante de energía reflejada, en este caso, es lo que se llama Firmas Espectrales, las cuales ayudan a identificar cada uno de los objetos de la superficie de la tierra, por cuanto cada uno de los objetos tiene una respuestaespectral única. como también de las características fenológicas de la propia hoja. poseen una estructura fisiológica compleja y contenidos de agua variable. La cantidad de energía que es reflejada. la cual puede ser medida por el LAI (índice de área foliar) que es la superficie total de hojas por superficie de terreno. La cobertura vegetacional está conformada por un conjunto de hojas que se disponen y agrupan de formas diferentes. las cuales contienen diferentes tipos de pigmentos como la clorofila a y b. elevación angular del sol y del sensor. depende de otros factores. presencia de vegetación senescente. El tipo de reflectancia de una hoja es Lambertiana.2 REFLECTIVIDAD DE LA VEGETACIÓN. Una hoja está constituida por diferentes capas de materia orgánica de estructura fibrosa. como son la respuesta espectral del suelo. 3. consideradas sin el efecto atmosférico de la trayectoria objetosensor. la geometría de la propia cobertura de los cultivos y los cambios fenológicos. CURVA CARACTERISTICA DE LA VEGETACION SANA . aparte de los mencionados anteriormente. dependiendo de la especie y de las condiciones del sitio donde se desarrollan. y medida en condiciones ideales de ángulo incidente. carotenos y otros. absorbida y transmitida en las diferentes longitudes de onda por las hojas. xántofilas.Las firmas espectrales o curvas características son entonces representación de la energía reflejada en relación a las longitudes de onda. reflectancia media-alta y transmitancia media.7 μm) dada por la presencia de clorofila a y b.55 μm) y algunas longitudes más largas. Las plantas contienen cuatro pigmentos principales. La discontinuidad del índice de refracción entre las partes de la hoja determina la reflectancia en el infrarrojo.7 a 1. las cuales son responsables de la absorción en estas longitudes de onda.4 a 0.o Absorción de pigmentos Región del visible (0. todos los cuales absorben la energía en el visible para realizar los procesos de fotosíntesis. En este rango. la reflectividad crece notablemente debido a la escasa absorción de las plantas por su estructura fisiológica.7 μm. B caroteno y xantofila.3 μm. Los carotenos y xantofilas lo hacen con las longitudes del verde (0.4μm) y al rojo (0.): Alta absortancia. debido a los pigmentos.): Absortancia baja. En esta figura se observa una baja reflectividad de la vegetación en las zonas del espectro visible correspondientes al azul (0. Esta discontinuidad ocurre entre membranas y el interior . baja reflectancia y transmitancia. o Estructura fisiológica Región del infrarrojo cercano (0. la clorofila a y b. Las diferencias de reflectancia entre especies depende del grosor de la hoja que afecta la cantidad de pigmentos contenidos y la estructura fisiológica. este tipo de hojas se identifican con tonos más claros que las de coníferas. aumenta su reflectividad y disminuye su absorción en el infrarrojo medio. se tiene entonces. o Efecto del suelo El suelo afecta la reflectancia de la vegetación. como: baja reflectancia en el rojo y en el azul. reflectancia media en el verde y alta en el infrarrojo. a mayor turgencia menor reflectividad y a menor turgencia mayor reflectividad. .9 μm y 2. En este rango. La combinación de los pigmentos y la estructura fisiológica de la hoja produce propiedades características de la reflectancia.7μm lo que significa una baja reflectividad por parte de la vegetación en estos valores. por ello. a su vez con la turgencia de las células y con el grosor de las hojas. Al disminuir su humedad o turgencia. entre células individuales y espacios de aire del mesófilo esponjoso. la respuesta espectral de la vegetación está determinada por su contenido hídrico. el grado de absorción de la radiación solar por la vegetación serelaciona con su contenido hídrico. a diferencia de las hojas palmadas y delgadas que absorben poco y reflejan más. disminuyéndola y aumentándola según se trate de suelos de tonos claros u oscuros. Por ejemplo hojas gruesas como las de las coníferas tienden a absorber más y a reflejar poco. Como se ha visto.4 μm. El agua contenida en la vegetación presenta una alta absorción en las longitudes de onda de 1. 1. o Contenido de agua En el infrarrojo medio.del citoplasma. Los suelos oscuros producen una alteración de las longitudes de onda del rojo. El efecto de la disposición de la cobertura está en función del ángulo solar. disminuyéndola por predominancia de la reflectancia del suelo. produciéndose alteraciones en la reflectancia por la cantidad de sombras que se producen. aumentando los índices foliares. 3. Es necesario advertir que la información obtenida por los sensores puede. subestimándolo. Los suelos secos se caracterizan por presentar un aumento de su reflectividad a medida que aumenta la longitud de onda. o Efecto de la geometría de la cobertura La geometría del cultivo determina la cantidad de luz solar que es interceptada y que interacciona con la vegetación y con el suelo. por lo cual se produce un aumento en la reflectancia de las longitudes del azul y rojo y en menor medida en el infrarrojo lo que da como resultado una disminución de los índices de vegetación como el de resta y el índice normalizado. ya que la situación normal es que después de humedecido. o Efecto de la senescencia y enfermedades En la vegetación senescente y/o enferma los pigmentos disminuyen. el suelo puede secarse rápidamente en la capa puramente superficial y conservar un contenido de humedad considerablemente mayor a . no ser representativa de la humedad del suelo. La reflectancia de los suelos de tonos claros inciden en una correlación menor entre el LAI y la reflectancia del infrarrojo. a veces.2 Reflectividad de los suelos o Contenido de humedad Al aumentar el porcentaje de humedad del suelo ocurre una disminución de la reflectancia para todas las longitudes de onda. esta aspereza de la superficie tiende a reducir la radiación reflejada por el suelo. Se han encontrado igualmente (Orlov. o Textura: La textura juega un papel importante en el comportamiento espectral de los suelos. se ha .representa una curva paralela a la inicial. En todos los casos la forma de la curva de reflectancia y su decrecimiento. el cual no será detectado. o Estructura Las superficies de suelo uniformes tienen reflectancia más alta que las superficies irregulares. ya que el sensor solo capta las condiciones de la superficie. Experimentalmente. En condiciones de campo. Al completar las labores de preparación (rastrillado y nivelación) se produce un incremento de la reflexión. debido a su influencia en la capacidad de retención de humedad como a la influencia que ejercen el propio tamaño de las partículas sobre la reflectividad. los suelos recién arados tienen agregados de tamaño relativamente grande. excepto los sistemas de radar con longitudes de onda relativamente largas. A mayor diámetro de las partículas menor proporción de reflectancia. el tamaño de las partículas influye en la proporción de radiación reflejada por los suelos en relación inversa a su tamaño. En términos generales. 1963) que los suelos con pérdida de su estructura reflejan un 15% a 20% más radiación que los suelos bien estructurados. o Composición del suelo La materia orgánica es el componente que en forma más directa condiciona la reflexión en los suelos.unos pocos centímetros de profundidad. como consecuencia de la suavización de la superficie. 3. Así las concentraciones de calcio. concentraciones notables de calcio.3 Comportamiento del Agua El agua clara tiene una excelente propiedad en cuanto a transmisión de la radiación electromagnética en el espectro visible y de absorción en el infrarrojo. Esta falta de reflectividad en el infrarrojo va a ser la clave para distinguir entre áreas de tierra y agua. . en tanto afecten el color en la superficie. presentan los menores porcentajes de reflectancia. un fondo de arena clara proporciona mayor reflectancia que otro compuesto por materia orgánica en descomposición. los suelos negros ricos en materia orgánica.demostrado que al destruir la materia orgánica en los suelos se produce un incremento en el nivel de radiación reflejada. Otros constituyentes que influyen en las propiedades espectrales de los suelos son la presencia de óxidos de Fe. situación que también se manifiesta en condiciones de campo. Estos componentes influyen en las propiedades espectrales de los suelos. producen suelos blanquecinos cuya reflectancia es mayor que la de los suelos rojos derivados de óxidos de Fe. El carácter tridimensional de las superficies de agua hace que en su respuesta espectral aparezca un componente debido a la superficie. En la curva de reflectancia aparece un pico en el verde que va reduciéndose hasta el infrarrojo. u otras sales que pueden acumularse en la superficie o afectar el desarrollo de la cobertura vegetal. otro a la columna de agua y un tercero al fondo. Por tanto variaciones tanto en la columna de agua como en los materiales del fondo van a alterar su respuesta. las consecuencias sobre la respuesta espectral van a depender del tipo de turbidez.La profundidad a la que la luz puede penetrar depende de la longitud de onda. se trabajó con datos de reflectancia obtenidas de aparatos sensibles como los radiómetros. Suelo con contenido de humedad. Hiedra seca marrón. Metodología Para obtener las curvas de reflectancia de distintas superficies. para: Hiedra verde seca. el escaso contenido de humedad se debe a mecanismos naturales. aparecen importantes alteraciones en el verde (aumenta) y en el azul (disminuye).6 µ cayendo hasta 10 cm entre 0.1. desciende. IV. no se conoce su procedencia. Resultados . Agua rara. Si se trata de fitoplancton.8 . Si se trata de sedimentos inorgánicos la reflectividad aumenta. en cualquier longitud de onda. Suelo sin contenido de humedad.5 y 0. especialmente en el rojo. En el agua clara la profundidad de penetración son 10 m entre 0. esta muestra es sometida a procesos físicos(secado frente a una estufa) Hiedra verde.1µ. V. Por tanto al incrementarse la profundidad del agua la reflectancia. Cuando el agua contiene turbidez. Estos resultados han permitido el desarrollo de diversas ecuaciones empíricas. FIRMA ESPECTRAL DEL SUELO EN RELACION AL CONTENIDO DE HUMEDAD SUELO SECO 40 SUELO HUMEDO REFLECTANCIA (%) 35 30 25 20 15 10 5 0 400 900 1400 1900 2400 2900 LONGITUD DE ONDA (nm) FIRMA ESPECTRAL DE LA VEGETACION EN RELACION AL CONTENIDO DE HUMEDAD hiedra verde 80 hiedra verde seca hiedra seca marrón REFLECTANCIA(%) 60 40 20 0 400 900 1400 1900 2400 2900 LONGITUD DE ONDA(nm) . El agua contenida en la vegetación presenta una alta absorción en las longitudes de onda de 1. aumenta su reflectividad y disminuye su absorción en el infrarrojo medio. para el caso específico.FIRMA ESPECTRAL DE AGUA RARA 20 15 REFLECTANCIA(%) 10 5 0 400 -5 900 1400 1900 2400 2900 LONGITUD DE ONDA(nm) VI. . DISCUSION DE RESULTADOS Para contrastar nuestros resultados con la teoría.4 μm.9 μm y 2. En el infrarrojo medio. Al disminuir su humedad o “turgencia”. tenemos la siguiente información. 1.7μm lo que significa una baja reflectividad por parte de la vegetación verde en estos valores. la respuesta espectral de la vegetación verde está determinada por su contenido hídrico. que para dichas longitudes de onda la reflectividad es baja. hiedra verde. De lo observado en la gráfica se puede afirmar lo anterior. aun el contenido de humedad es mayor que la hiedra seca. En las dos curvas se observa una disminución de la reflectividad en el infrarrojo medio (1. VII.2.7) µm debido a que en dichos puntos la reflectividad del agua disminuye. En ciertas longitudes de onda presenta un relativo aumento de su Reflectividad entre los rangos de 400-900 nm. En los cuerpos de agua pura. el contenido de humedad en el suelo disminuye la notoriamente la reflectividad. coincide con la región del visible (0. Al aumentar el porcentaje de humedad del suelo ocurre una disminución de la reflectancia para todas las longitudes de onda. en casi todas las longitudes de onda. CONCLUSIONES Se concluye que no existe discrepancia entre los resultados obtenidos y la teoría existente. Los suelos secos se caracterizan por presentar un aumento de su reflectividad a medida que aumenta la longitud de onda. La reflexión es considerablemente menor si se compara con la situación de la vegetación y los suelos.4. Para suelos secos la curva aparece muy por encima de la curva característica de suelos húmedos.).Hiedra seca marrón. la radiación incidente es transmitida o absorbida en gran proporción. 1. En efecto la reflectividad del agua es baja. Se puede explicar a través de los procesos por los cuales paso la muestra. .4 a 0.7 μm.7 . Del gráfico se puede corroborar lo anterior. por lo que la curva está por debajo de la curva que representa al de la hiedra seca. edu. Consultada el 13de setiembre del 2012. FAO).html Castro. R (1999) .disponible en: http://www.REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Aspectos conceptuales de la teledetección.pe/sisbib/2006/garcia_ge/html/TH. (Proyecto: GCP/RLA/126/JPN. Pontificia Universidad Católica de Chile .3.cybertesis.Información sobre Tierras Agrícolas y Aguas para un Desarrollo Agrícola Sostenible.