PLATAFORMAS Y SENSORES
G174: FOTOINTERPRETACIÓN Y TELEDETECCIÓN
Domingo F. Rasilla
2026-01-25
💡 OBJETIVOS DE LA UNIDAD:
Los objetivos básico son los siguientes:
► Reconocer los distintos tipos de plataformas de teledetección y sus principales características operativas.
► Clasificar los sensores de teledetección según su naturaleza, modo de funcionamiento y región espectral.
► Comprender la relación entre plataforma, sensor y resoluciones espaciales, espectrales, radiométricas y temporales.
► Describir el funcionamiento básico de los principales sensores utilizados en teledetección, tanto pasivos como activos.
► Evaluar la adecuación de plataformas y sensores para diferentes aplicaciones de observación de la superficie terrestre y la atmósfera.
💡 MATERIALES PARA LA ACTIVIDAD:
En esta unidad no son necesarios materiales adicionales.
INTRODUCCIÓN
Los apartados anteriores han estado orientados a la descripción de conceptos necesarios para comprender los diversos procedimientos que fundamentan la obtención información espacial, cubriéndose los primeros componentes de esse proceso (fuente de energía e interacciones con la atmósfera, con la superficie terrestre y con los objetos en ella existentes). A continuación se analizarán las características de los sensores y de las plataformas que los portan. También se revisará cómo se procesa la información, una vez registrada en el sensor.
LAS PLATAFORMAS
La primera condición para que un sensor registre correctamente la energía reflejada de forma remota debe estar instalado en una plataforma estable, de la que existen numerosas opciones:
Plataformas terrestres
Las plataformas terrestres incluyen sensores situados directamente sobre el suelo o a muy baja altura, como torres, mástiles, trípodes o vehículos terrestres. Se emplean fundamentalmente en experimentos de campo, calibración y validación de datos satelitales y estudios a escala local. Registran la información más detallada de la superficie terrestre en comparación con la recopilada por el resto de sensores.
Características principales:
Muy alta resolución espacial.
Cobertura espacial reducida.
Gran control sobre las condiciones de adquisición.
No afectadas por geometrías orbitales.
Aplicaciones típicas
Medidas espectrales in situ.
Estudios de vegetación, suelos y atmósfera.
Validación de productos de teledetección.
Plataformas aéreas
Las plataformas aéreas incluyen aviones, helicópteros, globos aerostáticos y vehículos aéreos no tripulados (UAV o drones). Dependiendo de los requerimientos de información de los usuarios y de los recursos disponibles, las aeronaves utilizadas oscilan desde pequeñas avionetas que vuelan a baja altura, hasta reactores para vuelos de gran altitud. Todos ellos se desplazan dentro de la atmósfera, a altitudes intermedias y ofrecen una gran flexibilidad en la adquisición de datos. Hoy en día continúan jugando un gran papel dada su flexibilidad en términos de altitud, programación y complementariedad con otras plataformas. De hecho, es frecuente que sean utilizados para probar diseños de sensores antes de que sean instalados en satélites.
Características principales
Resolución espacial muy alta.
Cobertura mayor que la terrestre, pero menor que la satelital.
Alta flexibilidad temporal y espacial.
Coste medio–alto.
Aplicaciones típicas
Cartografía de alta resolución.
Agricultura de precisión.
Estudios urbanos y ambientales.
Emergencias (incendios, inundaciones, deslizamientos).
En las últimas décadas la panoplia de plataformas se ha incrementado con las aeronaves no tripuladas, más comúnmente conocidas como drones. Como su nombre indica, es cualquier tipo de aeronave que carece de piloto humano a bordo; su control puede realizarse de forma remota o autónoma, mediante dispositivos a bordo del aparato. Estas plataformas, pequeñas y relativamente asequibles, son muy utilizadas para el seguimiento de incendios y desastres naturales, observaciones de vida silvestre y agricultura de precisión por su bajo costo y muy alta resolución espacial, pudiendo portar desde cámaras digitales ópticas y sensores multiespectrales, gracias a su miniaturización y precio asequible.
En España, el organismo encargado de regular el uso de drones es la Agencia Estatal de Seguridad Aérea (AESA). Con respecto a la Normativa, actualmente, han comenzado a aplicarse los Reglamentos Europeos RE 2019/947 y RD 2019/945. Para drones a partir de 250 gramos, es obligatorio obtener un certificado que acredite un mínimo de conocimientos, que permite el vuelo de drones en las diferentes categorías establecidas. Así, para volar drones en la categoría abierta de la nueva Normativa UAS, es obligatorio superar el correspondiente examen en AESA, que puede ser de Nivel 1 o Nivel 2, dependiendo del riesgo de la operación. Y, para volar en categoría específica, será necesario superar el examen de AESA de Nivel 3, para operar en los escenarios estándar contemplados en ella.
En líneas generales se establecen las siguients limitaciones:
El dron, siempre al alcance visual del piloto (excepto en categoría específica bajo STS BVLOS).
No se debe sobrepasar los 120 m de altura en vuelo ni volar a menos de 8 km de cualquier aeropuerto, aeródromo o espacio aéreo controlado.
No es obligatorio el seguro de responsabilidad civil, pero es muy recomendable disponer de uno. El piloto será el responsable de los posibles daños que cause la aeronave.
El dron será identificado con una placa identificativa ignífuga que contendrá datos como el nombre del fabricante, el modelo, número de serie (si corresponde) y los datos de contacto del piloto.
Por último, las imágenes capatadas por el dron deberán respectar la intimidad de los individuos que pudieran aparecer, y su difusión pública no vulnerará la Ley de Protección de Datos.
Plataformas espaciales
Las plataformas espaciales son fundamentalmente los satélites artificiales, que orbitan alrededor de la Tierra y permiten la adquisición sistemática y repetitiva de información a escala regional y global. Cabe señalar que también existen datos procedentes de naves espaciales (por ejemplo, las fotografías tomadas desde el transbordador Shuttle o la nave Skylab).
Los satélites son objetos que giran alrededor de otro objeto, en este caso, la Tierra, siguiendo una órbita que cubren de forma continua la superficie terrestre. Por ello, no sólo se utilizan para la teledetección, sino que tienen otras aplicaciones, como la comuniciación, la telemetría etc…
Los satélites artificiales constituyen la plataforma más importante en teledetección, ya que permiten la observación sistemática, continua y global de la superficie terrestre, los océanos y la atmósfera. A diferencia de las plataformas terrestres y aéreas, los satélites ofrecen una cobertura espacial extensa, una frecuencia de adquisición regular y una estabilidad geométrica y radiométrica que los convierte en herramientas esenciales para el estudio de procesos ambientales, climáticos y geográficos a distintas escalas.
La información adquirida por los satélites depende de la órbita, el tipo de sensor, la resolución espacial, espectral, radiométrica y temporal, así como de la geometría de observación e iluminación.
Tipo de órbita
Según el tipo de órbita se distinguen:
Órbita geoestacionaria
Características:
Altitud aproximada: 36.000 km.
Periodo orbital igual al de rotación de la Tierra. Como resultado, permanecen aparentemente fijos sobre un mismo punto de la superficie.
Alta frecuencia temporal (imágenes cada minutos).
Cobertura hemisférica o continental, pero baja resolución espacial.
Geometría de observación constante.
Aplicaciones: meteorología, seguimiento de nubes, observación de fenómenos atmosféricos dinámicos.
Fuente: https://www.meteosat.com/meteosat/meteosat-global.html.
Órbita polar o heliosincrónica (también denominados LEO, Low Earth Orbit)
Características:
Altitud aproximada: 500–900 km.
El satélite pasa por casi todos los puntos de la Tierra –> aproximadamente a la misma hora solar local.
Iluminación solar constante (en sensores pasivos).
Buena resolución espacial y cobertura global.
Periodos de revisita de días.
Aplicaciones: observación de la Tierra, medio ambiente, recursos naturales, cartografía y análisis del uso del suelo, monitoreo de vegetación, agua y hielo, estudios ambientales y climáticos, teledetección radar (SAR).
Resoluciones en teledetección satelital
La calidad y el tipo de información obtenida por un satélite están determinados por cuatro resoluciones fundamentales:
Resolución espacial: tamaño mínimo del objeto detectable.
Resolución espectral: número y anchura de las bandas espectrales.
Resolución radiométrica: sensibilidad del sensor a pequeñas variaciones de energía.
Resolución temporal: frecuencia de revisita sobre un mismo punto.
Existe un compromiso entre estas resoluciones, de modo que mejorar una suele implicar sacrificar otra.
Ventajas y limitaciones de las plataformas satelitales
Ventajas
Cobertura regional y global.
Observación repetitiva y homogénea.
Acceso a regiones remotas o inaccesibles.
Series temporales largas y comparables.
Limitaciones
Influencia atmosférica en sensores ópticos.
Resolución espacial limitada frente a plataformas aéreas.
Costes elevados de desarrollo y lanzamiento.
Dependencia de la órbita para la frecuencia de revisita.
Importancia de los satélites en la geografía y la teledetección
Desde la perspectiva geográfica, los satélites permiten analizar procesos espaciales y temporales a distintas escalas, facilitando el estudio de la dinámica del territorio, el cambio global, la gestión de recursos naturales y la evaluación de riesgos naturales.
Los satélites constituyen la columna vertebral de la teledetección moderna, al proporcionar una visión integrada y multiescalar del sistema Tierra.
Relación plataforma–sensor–aplicación
La plataforma condiciona directamente el rendimiento del sensor:
Mayor altitud → mayor cobertura, menor resolución espacial.
Menor altitud → menor cobertura, mayor resolución espacial.
Mayor estabilidad orbital → mayor repetitividad temporal.
Mayor flexibilidad → adquisiciones bajo demanda.
Las plataformas constituyen el soporte físico de los sensores de teledetección y determinan, junto con las características instrumentales, la escala, la frecuencia y la calidad de la información adquirida.
Fuente(https://www.nasa.gov/missions/station/iss-research/observing-our-planet-from-low-earth-orbit/)
| Plataforma | Altitud típica | Tipos de sensores habituales | Resolución espacial | Resolución temporal | Cobertura | Aplicaciones principales |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Terrestre | 0 – 10 m | Radiómetros espectrales, cámaras, sensores térmicos, espectrorradiómetros | Muy alta (mm – cm) | Muy alta (medidas continuas o bajo demanda) | Muy reducida | Calibración y validación, estudios de campo, mediciones espectrales |
| Aérea (avión/helicóptero) | 0,5 – 10 km | Cámaras fotográficas, sensores multiespectrales e hiperespectrales, LiDAR, TIR | Muy alta (cm – m) | Alta (flexible) | Local – regional | Cartografía detallada, estudios urbanos, agricultura de precisión |
| UAV / Dron | 50 – 500 m | Cámaras RGB, multiespectrales, térmicas, LiDAR | Muy alta (cm) | Muy alta (programable) | Local | Agricultura de precisión, monitoreo ambiental, emergencias |
| Satélite en órbita polar (LEO) | 500 – 900 km | Multiespectrales, hiperespectrales, TIR, radar SAR, radiómetros | Media–alta (0,3 – 1000 m) | Media (días) | Global | Uso del suelo, vegetación, océanos, criosfera |
| Satélite geoestacionario (GEO) | ~36.000 km | Sensores meteorológicos (visible, IR, microondas) | Baja (1 – 10 km) | Muy alta (minutos) | Continental – hemisférica | Meteorología, clima, seguimiento de nubes |
| Plataformas espaciales activas (radar) | 500 – 800 km | Radar SAR, altímetros, scatterómetros | Media (5 – 100 m) | Media | Regional – global | Topografía, humedad, deformaciones del terreno |
LOS SENSORES
Los sensores de teledetección son instrumentos diseñados para detectar y medir la radiación electromagnética que es reflejada, transmitida o emitida por la superficie terrestre y la atmósfera. Su función principal es transformar la radiación en señales eléctricas o digitales que luego pueden ser procesadas para generar imágenes o mapas temáticos.
La elección del sensor adecuado depende de:
La región del espectro electromagnético a estudiar (visible, infrarrojo, microondas, etc.).
La resolución espacial requerida (tamaño de píxel).
La resolución espectral (número y ancho de bandas).
La resolución radiométrica (capacidad de diferenciar niveles de radiancia).
La frecuencia temporal de adquisición (revisión periódica de la superficie).
Clasificación de sensores
Una posible jerarquía sería:
Sensores pasivos: tanto electro-ópticos (visible, NIR, MIR, TIR) como microondas (radiómetros).
Sensores activos, por ejemplo microondas activos (radar)
Los sensores pueden clasificarse según diferentes criterios:
Según la fuente de radiación
Los sensores activos poseen su propia fuente de energía. El sensor emite radiación hacia el objeto a investigar; la radiación reflejada por ese objeto es detectada y medida por el sensor. Entre las ventajas de los sensores activos se incluye la capacidad de obtener mediciones en cualquier momento temporal, independientemente de la hora del día o la estación astronómica. Los sensores activos se pueden usar para examinar longitudes de onda que el Sol no proporciona suficiente energía, como las microondas, o para controlar mejor la forma en que se ilumina un objeto. Sin embargo, los sistemas activos requieren la generación de una cantidad bastante grande de energía para iluminar adecuadamente los objetivos. Algunos ejemplos de sensores activos son un fluorosensor láser y un radar de apertura sintética (SAR).
Los sensores pasivos, miden la energía emitida por el sol y refejada por los objetos y la superficie terrestre. Sólo registran esa energía durante el tiempo en que el Sol está iluminando la Tierra, es decir, por el día, si bien la energía que emite naturalmente la Tierra (como el infrarrojo térmico) se puede detectar de día o de noche. La mayoría de los sistemas pasivos utilizan una parte del espectro en la que las longitudes de onda están entre los 0,3 y 15 µm, es decir, son sistemas que pueden registrar la parte superior de la zona ultravioleta, todo el espectro fotográfico y parte del infrarrojo.
| Tipo | Principio | Ejemplos / Aplicaciones |
|---|---|---|
| Pasivos | Detectan radiación natural emitida o reflejada por los objetos (principalmente solar) | Satélites Landsat, Sentinel-2; cámaras aéreas; drones multiespectrales |
| Activos | Emiten su propia radiación y miden la respuesta reflejada | Radar (SAR), LiDAR; medición de relieve, humedad del suelo, penetración de nubes |
Fuente: https://www.researchgate.net/figure/Differences-between-passive-and-active-sensors_fig1_339726853 [accessed 20 Dec, 2022]
La región del espectro electromagnético en la que operan
Según este criterio se distingue dos categorías:
Sensores electro-ópticos
Sensores de microondas
Sensores electro-ópticos
En su gran mayoría, los sensores pasivos son de naturaleza electro-óptica. Además de las cámaras fotográficas, que captan información procedente del espectro visible, estos sensores incorporan instrumental sensible a longitudes de onda específicas, convirtiendo la energía captada en señales eléctricas. El término electro-óptico hace referencia a que la radiación óptica se transforma en señales eléctricas mediante detectores fotoeléctricos. Operan en las regiones ópticas del espectro electromagnético (visible, infrarrojo cercano -NIR-, infrarrojo de onda corta -SWIR-, infrarrojo térmico -TIR-). Utilizan fotones de longitudes de onda cortas (del orden de micrómetros) y la energía detectada se basa en:
Radiación reflejada (visible, NIR, SWIR)
Radiación emitida por la superficie (TIR)
Son muy sensibles a la atmósfera, especialmente a la dispersión y absorción y requieren
Iluminación solar (excepto en TIR)
Cielo despejado o baja nubosidad.
En un sistema óptico-electrónico, la radiancia que llega a los componentes ópticos se descompone en diferentes longitudes de onda. Cada una de estas longitudes se dirige a un conjunto de detectores sensibles a esa región del espectro, que la amplifican y la convierten en señal eléctrica. Posteriormente, esta señal se digitaliza en valores numéricos conocidos como Niveles Digitales (ND). Conociendo los coeficientes de calibración, estos valores pueden reconvertirse en radiancia física. La información se organiza en bandas espectrales y se procesa para generar imágenes bidimensionales, con una apariencia similar a las fotografías convencionales.
Para el diseño de los sensores electro-ópticos, es fundamental considerar que los sensores pasivos registran radiación que ha atravesado la atmósfera, utilizando las llamadas ventanas atmosféricas, para minimizar la dispersión por partículas como polvo, aerosoles o vapor de agua. Dado que la dispersión atmosférica aumenta a medida que la longitud de onda disminuye (por ejemplo, la luz azul se dispersa aproximadamente seis veces más que la roja), los sensores suelen diseñarse para registrar longitudes de onda relativamente largas. Sin embargo, longitudes de onda más cortas permiten detectar objetos más pequeños, por lo que se busca un equilibrio entre minimizar la dispersión y mantener la capacidad de distinguir detalles finos.
En este grupo también se incluyen sensores capaces de registrar la energía correspondiente al infrarrojo térmico (TIR), que detectan diferencias de temperatura entre los objetos. Para visualizar esta información, se asignan colores a los distintos rangos de temperatura, normalmente utilizando azules para temperaturas bajas y rojos para las altas.
Tipos de sistemas óptico-electrónicos. Existen dos grandes tipos de sensores electro-ópticos según su modo de adquisición:
Radiómetros de barrido (scanning radiometers). Son los más habituales en teledetección. Incorporan un espejo móvil que oscila perpendicularmente a la trayectoria de vuelo, explorando franjas de terreno a ambos lados del sensor. Cada oscilación del espejo genera información de una franja diferente que es capturada por los detectores.
Radiómetros de empuje (pushbroom radiometers). Eliminan el espejo oscilante y disponen de una cadena lineal de detectores que cubren todo el campo de visión del sensor. Esto permite mayor resolución espacial y reduce los errores geométricos asociados a los sistemas de barrido. Como contrapartida, la calibración de todos los detectores debe ser extremadamente precisa y homogénea, lo que resulta especialmente crítico en infrarrojo.
Sensores de microondas
Operan en la región de microondas del espectro electromagnético, que poseen longitudes de onda largas (milímetros a decímetros). Su mayor ventaja es que son poco sensibles a la atmósfera, especialmente a nubes y vapor de agua; pueden operar bajo condiciones meteorológicas desfavorables, y tanto de día como de noche. Además, interactuan con propiedades físicas diferentes, por ejemplo rugosidad, humedad y estructura geométrica. Tanto los sistemas activos de microondas como los pasivos presentan la particularidad de que pueden ser usados con independencia de las condiciones climáticas, dado que las longitudes de onda con las que operan atraviesan sin dificultad las nubes y el vapor de agua.
Dentro de ellos, distingue correctamente dos subcategorías fundamentales:
- Activos (por ejemplo el radar -incluye SAR, altímetros, scatterómetros, etc.-). Emiten su propia energía (ondas ultrasónicas) y registran la señal reemitida por los objetos de forma analógica o digital (en este último caso existe la posibilidad de tratar posteriormente la información, de manera similar a como se hace con la obtenida con sensores electro-ópticos).
El funcionamiento del radar se basa en el hecho de que las microondas emitidas interactúan con los objetos, siendo dispersadas en función de sus propiedades físicas, como la rugosidad, la geometría, la humedad o la estructura interna. Parte de esta energía dispersada regresa al sensor, donde se recibe, se amplifica y se analiza para determinar la localización y las características de los objetos observados.
Dado que el sistema mide también el tiempo que tarda un pulso en ir y volver desde el sensor hasta el objeto, es posible calcular la distancia recorrida y generar modelos digitales de elevaciones, aunque estos presentan limitaciones en áreas de relieve abrupto debido a la aparición de zonas de sombra radar. Gracias a su capacidad para operar con independencia de las condiciones de iluminación y con escasa influencia de la nubosidad, el uso del radar se ha extendido notablemente, especialmente en regiones con cobertura nubosa persistente.
2.Pasivos (radiómetros): Los sensores pasivos de microondas detectan la radiación natural de microondas emitida por la superficie terrestre y la atmósfera, generalmente en el rango de longitudes de onda comprendido entre 0,15 y 30 cm. A diferencia de los sistemas activos, estos sensores no emiten energía propia, sino que miden la radiancia emitida en función de la temperatura y de las propiedades dieléctricas de los materiales observados.
Los principales instrumentos de este tipo son los radiómetros de microondas, que están compuestos por una antena, que actúa como elemento receptor y amplificador de una señal muy débil, y un detector, que convierte dicha señal en información utilizable.
En estos sistemas, la resolución espacial es inversamente proporcional al diámetro de la antena y directamente proporcional a la longitud de onda, lo que obliga a utilizar tamaños de píxel relativamente grandes para obtener una señal de radiación suficientemente intensa. Como consecuencia, la resolución espacial es baja y su aplicación se orienta principalmente a estudios de carácter regional o global, como el análisis de la humedad del suelo, el hielo marino o la temperatura superficial.
Ventajas de los sensores de microondas
Tanto los sensores activos como los pasivos de microondas presentan la ventaja fundamental de que pueden operar prácticamente con independencia de las condiciones meteorológicas, ya que las longitudes de onda con las que trabajan atraviesan con facilidad las nubes y el vapor de agua. Esta característica los convierte en herramientas especialmente valiosas en entornos donde la teledetección óptica se ve limitada por la nubosidad frecuente.
Resumen
Según la región espectral
| Región | Sensores típicos | Aplicaciones |
|---|---|---|
| Visible (0.4–0.7 µm) | Cámaras multiespectrales, sensores ópticos | Cartografía, detección de vegetación, uso del suelo |
| Infrarrojo cercano (0.7–1.3 µm) | Sensores NIR | Salud de la vegetación, NDVI |
| Infrarrojo medio (1.3–2.5 µm) | Sensores SWIR | Contenido de agua en plantas y suelos |
| Infrarrojo térmico (8–14 µm) | Sensores TIR | Temperatura de superficie, evapotranspiración, incendios |
| Microondas (>1 mm) | Radar (SAR) | Humedad del suelo, topografía, penetración de nubes |
| Criterio secundario | Electro-ópticos | Microondas |
|---|---|---|
| Longitud de onda | Corta (µm) | Larga (mm–cm) |
| Interacción dominante | Óptica y térmica | Dieléctrica y geométrica |
| Influencia atmosférica | Alta | Muy baja |
| Capacidad “todo tiempo” | No | Sí |
| Resolución espacial típica | Alta | Media–baja |
Según la orientación en la que el sensor capta las imágenes
Se distinguen diferentes tipos:
Orientación vertical, habitual en satélites de resolución espacial baja (meteosat) o media (Landsat).
Orientación oblicua, típica del radar.
Orientación modificable, aparece en los sensores de alta resolución a partir del SPOT-IHV. Permite mantener una elevada resolución espacial y tener una resolución temporal (tiempo de revisita) tambien elevada. Ya no se toman imágenes de toda la superficie terreste de forma sistemática sino que el sensor es orientado por encargo. El inconveniente es que es difícil encontrar imágenes a posteriori, ya que sólo se toman aquellas imágenes que se han encargado previamente.
Fuente: https://www.researchgate.net/figure/Differences-between-passive-and-active-sensors_fig1_339726853 [accessed 20 Dec, 2022]
Según la resolución espectral
Multiespectral: Captura la radiación en un número limitado de bandas discretas.
Hiperespectral: Captura cientos de bandas, permitiendo análisis detallados de la firma espectral de los objetos.
Según la plataforma de adquisición
| Plataforma | Sensores típicos | Ventajas |
|---|---|---|
| Satélites | Landsat, Sentinel, MODIS, WorldView | Cobertura global, repetición periódica |
| Aeronaves | Cámaras aéreas, drones | Alta resolución espacial, flexibilidad de vuelo |
| Estacionarios | Estaciones terrestres | Monitoreo continuo, control local de variables |
Resumen
Los sensores de teledetección constituyen el corazón de cualquier sistema remoto de observación de la Tierra. Comprender su tipo, resolución y funcionamiento es clave para interpretar correctamente las imágenes, seleccionar la banda adecuada para cada análisis y optimizar la detección de características específicas de la superficie terrestre y la atmósfera. La combinación de sensores pasivos y activos, junto con el uso de diferentes plataformas y resoluciones, permite un análisis integral de los fenómenos ambientales y de uso del suelo.
| Tipo de sensor | Aplicaciones principales |
|---|---|
| Óptico multiespectral | Cartografía, monitoreo de vegetación, clasificación de uso del suelo |
| Óptico hiperespectral | Detección de minerales, diagnóstico de cultivos, identificación de especies vegetales |
| Infrarrojo térmico | Estimación de temperatura de superficie, evapotranspiración, incendios forestales |
| Radar (SAR) | Humedad del suelo, topografía, penetración de nubes y vegetación |
| LiDAR | Modelos digitales de elevación, estructura de doseles, inventarios forestales |