a Sistemas de observación de la tierra Serie Landsat.

El desarrollo y difusión de los sensores remotos, Sistemas de Información Geográfica (SIG) y modelos espaciales ha provisto de nuevas herramientas y metodologías para detectar, monitorear y predecir cambios ambientales. La principal aplicación de la

teledetección ha sido la descripción de la cobertura terrestre (ej., clasificación en unidades discretas de clases de cobertura) y la estimación de diferentes variables biofísicas a partir de la información espectral derivada de las imágenes satelitales (ej., temperatura

superficial, contenido de clorofila o humedad), lo cual permite realizar una caracterización de la heterogeneidad del paisaje y describir patrones espaciales de las diferentes clases de coberturas (Cabello & Paruelo, 2008; Matson & Ustin, 1991). En la actualidad, la

teledetección ha demostrado poseer importantes aplicaciones en estudios socio-

económicos, principalmente relacionados al uso del territorio, las consecuencias ecológicas de las diferentes políticas de manejo territorial y la influencia sobre los bienes y servicios ecológicos a nivel local y regional (Cohen & Goward, 2004; Frizzelle & Mcgregor, 1999).

Los sensores remotos montados sobre plataformas satelitales proveen mediciones sistemáticas y repetitivas (por intervalos de tiempo regulares) de las propiedades espectrales asociadas a los diferentes elementos presentes en la superficie terrestre. La obtención de imágenes satelitales de forma continua, por largos períodos de tiempo y con una frecuencia de adquisición de datos variable (por ejemplo, Landsat ofrece imágenes cada 16 días, MODIS cada 2 días, SPOT cada 2-3 días), manteniendo además consistencia en la toma de datos, permite obtener series temporales de datos espaciales a diferentes escalas temporales, posibilitando el seguimiento de los cambios ocurridos sobre la superficie terrestre. La posibilidad de observar el comportamiento de las diferentes coberturas a lo largo del tiempo es quizás uno de los aportes más destacados de la

teledetección (Chuvieco 2007; 1998). El estudio de la deforestación y la urbanización son buenos ejemplos de este tipo de análisis. El análisis temporal de los cambios ambientales permite conocer tasas (ej, tasa de deforestación) y trayectorias de cambio, patrones temporales de ocurrencia de determinados eventos (periodicidad, pervivencia), cambios sucesionales y estacionales de diferentes ecosistemas, favoreciendo el estudio de las dinámicas territoriales, monitoreo de procesos ecológicos y análisis de interacciones naturaleza-sociedad.

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El comienzo de la era espacial de observación de la tierra, luego del lanzamiento del primer satélite Landsat en 1972, significó una mejora en los estudios de detección y monitoreo de cambios ambientales al sustituir la fotografía aérea, la cual requería altos costos y tiempos de procesamiento con una carente cobertura espacial y temporal (Goward & Masek, 2001; Lauer, Morain, & Salomonson, 1997). No obstante, los estudios multi- temporales poseen ciertos requerimientos en cuanto a la resolución espacial, espectral y temporal de los sensores remotos, dependiendo de las características propias del estudio a realizar. La continuidad y homogeneidad de los datos espectrales, es decir que el sensor elegido posea una cobertura periódica, con las mismas bandas espectrales y condiciones de observación similares, son condiciones esenciales para asegurar la consistencia de los resultados obtenidos ( Wulder et al., 2008; Chuvieco Salinero, 2007).

Los satélites de la serie Landsat (Landsat Program1), fueron especialmente

diseñados para el monitoreo de dinámicas territoriales, operando en un punto de equilibrio entre la resolución espacial y temporal necesaria para capturar la heterogeneidad espacial y variabilidad temporal propia de los sistemas terrestres, siendo apropiados para el análisis de cambios de coberturas del territorio a nivel local, regional y global. Con una cobertura de 40 años de observación de la tierra, Landsat provee la serie de imágenes más completa existente (Tabla 2.1). La disponibilidad de imágenes a largo plazo y el mantenimiento de la homogeneidad en la toma de datos (es decir, constancia en los parámetros de adquisición de datos, tales como resolución, calibración, los ángulos de observación y la hora de adquisición de las imágenes), la convierte en un recurso muy valioso para el monitoreo de cambios ambientales a largo plazo ( Wulder et al., 2008; Williams, Goward, & Arvidson, 2006; Cohen & Goward, 2004; Goward & Williams, 1997). Los satélites Landsat brindan una observación global y periódica (Goward et al., 2006), obteniendo una cobertura total de la tierra siguiendo una órbita repetitiva, polar, sol-sincrónica, con un ciclo de revisita de 16 días (Tabla 2.1), lo cual permite obtener dos imágenes del mismo sitio por mes (Global Land Cover Facility, 2004). Los diferentes satélites han sido provistos de sensores multi- espectrales de resolución espacial media, que varían desde 80m en los sensores MSS, 30m en TM y ETM+ hasta 15m de resolución en la banda pancromáticas del sensor ETM+ y OLI. Además, cubren un amplio rango espectral dentro de la región visible e infra-roja (Tabla 2.2), lo cual permite realizar numerosas combinaciones algebraicas de las bandas

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para obtener diferentes índices (ej. índices de vegetación, Tasseled cap, análisis de componentes principales, entre otros), facilitando de esta forma la identificación de las coberturas terrestres. La dimensión temporal ha sido una cualidad muy apreciable de la serie Landsat, aunque poco utilizada debido a la limitada disponibilidad y accesibilidad de las imágenes. Sin embargo, a partir de la apertura de la base de imágenes en 2008

(Woodcock et al., 2008), es posible acceder fácilmente a los productos por internet y libre de costos. Es posible obtener imágenes de Landsat 1-8 y de otros satélites similares, por ejemplo, a través del Global Land Cover Facilities de la Universidad de Maryland, USA (www.landcover.org/data/) o el Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (INPE) en Brasil (http://www.dgi.inpe.br/CDSR/).

Tabla 2.1. Características de los satélites de la Serie Landsat (Fuente: Landsat Science, http://landsat.gsfc.nasa.gov/)

Satélite Sensor Lanzamiento Decomisión Altitud

(Km) Ciclo revisita (días) Tamaño escena (Km)

Landsat 1 RBV, MSS 23 julio 1972 7 enero 1978 917 18 180 x 170

Landsat 2 RBV, MSS 22 enero 1975 25 febrero 1982 917 18 180 x 170

Landsat 3 RBV, MSS 5 marzo 1978 31 marzo 1983 917 18 180 x 170

Landsat 4 TM, MSS 16 julio 1982 30 junio 2001 705 16 183 x 170

Landsat 5 TM, MSS 1 marzo 1984 noviembre 2011 705 16 183 x 170

Landsat 7 ETM+ 15 abril 1999 Operacional (*) 705 16 183 x 170

Landsat 8 OLI, TIRS 11 febrero 2013 Operacional (**) 705 16 185 x 180

(*) Presenta un fallo en Scan Line Corrector desde 31/05/2003, con una pérdida del 20-25% de datos de cada escena (Cohen & Goward, 2004). (**) Landsat Data Continuity Mission (LDCM), http://landsat.usgs.gov/

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Tabla 2.2. Características de los sensores a bordo de los satélites Landsat (Fuente: Landsat Science, http://landsat.gsfc.nasa.gov/) Satélite Resolución espectral (µm) Región del espectro Resolución espacial (m) Landsat 1-3 MSS Banda 1: 0.5 - 0.6 Verde 79 Banda 2: 0.6 - 0.7 Rojo 79 Banda 3: 0.7 - 0.8 IR cercano 79 Banda 4. 0.8 – 1.1 IR cercano 79 Landsat 4-5 MSS Banda 1: 0.5 - 0.6 Verde 82 Banda 2: 0.6 - 0.7 Rojo 82 Banda 3: 0.7 - 0.8 IR cercano 82 Banda 4: 0.8 – 1.1 IR cercano 82 TM Banda 1: 0.45 – 0.52 Azul 30 Banda 2: 0.52 – 0.6 Verde 30 Banda 3: 0.63 – 0.69 Rojo 30 Banda 4: 0.76 – 0.9 IR cercano 30 Banda 5: 1.55 – 1.75 IR medio 30 Banda 6: 10.4 – 12.5 Térmico 120 Banda 7: 2.08 – 2.35 IR medio 30 Landsat 7 ETM+ Banda 1: 0.450 – 0.515 Azul 30 Banda 2: 0.525 – 0.605 Verde 30 Banda 3: 0.630 – 0.690 Rojo 30 Banda 4: 0.760 – 0.900 IR cercano 30 Banda 5: 1.550 – 1.750 IR medio 30 Banda 6: 10.40 – 12.5 Térmico 60 Banda 7: 2.080 – 2.35 IR medio 30 Banda 8: 0.52 – 0.92 Pancromática 15 Landsat 8 OLI Banda 1: 0.433-0.453 Azul 30 Banda 2: 0.450-0.515 Azul 30 Banda 3: 0.525-0.600 Verde 30 Banda 4:0.630-0.680 Rojo 30 Banda 5: 0.845-0.885 IR cercano 30 Banda 6: 1.560-1.660 IR medio 30 Banda 7: 2.100-2.300 IR medio 30 Banda 8: 0.500-0.680 Pancromática 15 Banda 9: 1.360-1.390 IR medio 30 TIRS Banda 10: 10.6-11.2 Térmico 100 Banda 11: 11.5-12.5 Térmico 100