Las firmas espectrales o signaturas espectrales, muestran el perfil específico de radiancia emitida por diferentes elementos situados en la superficie de la tierra. Cada objeto presenta un nivel de respuesta en función de:
% radiación reflejada + % de absorbida + % de transmitida.
¿Cómo diferenciar una firma espectral de otra?
Cada superficie, interactúa con la radiación de una manera diferente, absorbiendo en unas longitudes de onda y reflejando en otras.
Este comportamiento, como vamos a ver, nos ayuda a diferenciar distintos tipos de superficies como por ejemplo el agua, el suelo o la vegetación:
Signatura espectral de la vegetación
La vegetación sana se caracteriza por presentar valores bajos en el espectro del visible, aunque presenta un pequeño pico en el canal del verde, debido a la clorofila.
Su mayor reflectividad la encontramos en el infrarrojo próximo debido a la escasa absorción de energía. Baja en el infrarrojo medio por el efecto absorbente del agua en las hojas.
Si observamos esta signatura obtenida de una imagen de Sentinel 2, (figura 1), podemos ver que existe una mayor reflectividad a partir de las bandas 5 y 6 correspondiendo al Infrarrojo cercano (IRc). Esta disminuye en el infrarrojo medio (bandas 11 y 12). El efecto de la clorofila lo podemos ver en la banda 3, correspondiendo a la banda del verde en el visible.
El comportamiento de la vegetación enferma es algo diferente. Presenta menor absorción en la banda del verde aumentando la reflectividad en el canal del rojo y del azul. En IRc presenta una reducción en la reflectividad debido al deterioro en la estructura celular de las hojas. Esto influye también en un descenso en las bandas del infrarrojo medio.
Signatura espectral del suelo
La signatura espectral del suelo es algo más complicada, porque en ella interviene la estructura, textura, contenido de humedad y composición del suelo. Esta firma, como vemos en la figura 2, es bastante plana y de forma ascendente. Al igual que en la vegetación, el contenido de humedad lo podemos observar en las bandas 11 y 12.
Signatura espectral del agua
Este tipo de superficie presenta una signatura inversa a la del suelo, ya que la mayor reflectividad del agua la tenemos en las bandas del visible, concretamente en la banda del azul (banda 2) reduciéndose hacia el infrarrojo cercano.
Hay que tener en cuenta que, en este tipo de firma, también influye los materiales es suspensión y la profundidad, por lo que podemos ver una variabilidad en las bandas no solo del azul, sino del verde tal y como podemos ver en la figura 3.
Signatura espectral de la nieve o nubes:
Cabría pensar que como el componente principal de nieve es agua, estas tendrían el miso comportamiento espectral que el agua, pero lo cierto es que es completamente diferente. Presenta una reflectividad alta en todas longitudes de onda llegando incluso a saturar los sensores.
Podríamos llegar a confundir la nieve con nubes por su respuesta, pero existe una diferencia y es que la nieve tiene un reflectividad que puede llegar a 0 Infrarrojo medio, coincidiendo con las bandas de absorción del agua, mientras que la de las nubes sigue siendo muy alta.
¿Cómo podemos obtener las firmas espectrales?
Existen diferentes métodos para obtener las firmas en función del software con el que estemos trabajando:
Si trabajamos con R, podremos crear firmas espectrales de Sentinel 2, accediendo a la librería ráster que instalemos en el núcleo de R, seleccionar las coordenadas de la imagen a partir de las que podremos representar la respuesta de cada una de las superficies seleccionadas y así identificar las coberturas.
Mientras que si obtenemos las firmas espectrales con ERDAS, podremos seleccionar pixeles de los que queramos obtener estas signaturas a partir de la herramienta Signature Editor y obtendremos un gráfico con el que poder interpretar las diferentes superficies seleccionadas.
Para aprender cómo analizar esta información, puedes hacerlo a través de nuestro curso de teledetección con Erdas Imagine.
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