Por Charlie Loyd, MapBox
Landsat 8 mide diferentes rangos de frecuencias a lo largo del espectro electromagnético, un color, aunque no necesariamente un color visible para el ojo humano. Cada rango se llama banda, y el Landsat 8 tiene 11 bandas. Landsat numera sus sensores rojos, verdes y azules como 4, 3 y 2, por lo que cuando los combinamos obtenemos una imagen en color real como esta:
Landsat 8 vista del área de Los Ángeles, 13 de mayo de 2013. La imagen gira para que el norte esté hacia arriba. Todos los datos de la imagen son cortesía del Servicio Geológico de los Estados Unidos.
echar un vistazo a la lista completa de Landsat 8 bandas:
| Número de la Banda | µm | Resolución |
|---|---|---|
| 1 | 0.433–0.453 | 30 m |
| 2 | 0.450–0.515 | 30 m |
| 3 | 0.525–0.600 | 30 m |
| 4 | 0.630–0.680 | 30 m |
| 5 | 0.845–0.885 | 30 m |
| 6 | 1.560–1.660 | 30 m |
| 7 | 2.100–2.300 | 30 m |
| 8 | 0.500–0.680 | 15 m |
| 9 | 1.360–1.390 | 30 m |
| 10 | 10.6-11.2 | 100 m |
| 11 | 11.5-12.5 | 100 m |
De sus 11 bandas, solo las de las longitudes de onda más cortas (bandas 1-4 y 8) detectan la luz visible; todas las demás se encuentran en partes del espectro que no podemos ver. La vista en color verdadero desde Landsat es menos de la mitad de lo que ve. Para entender el valor de todas las bandas, veamos cada una a su vez:
Las Bandas
Band 1 siente blues y violetas profundos. La luz azul es difícil de recoger del espacio porque se dispersa fácilmente por pequeños trozos de polvo y agua en el aire, e incluso por las propias moléculas de aire. Esta es una de las razones por las que las cosas muy distantes (como las montañas en el horizonte) aparecen azuladas, y por qué el cielo es azul. Así como vemos mucho azul brumoso cuando miramos al espacio en un día soleado, Landsat 8 ve el cielo debajo de él cuando nos mira a través del mismo aire. Esa parte del espectro es difícil de recopilar con la sensibilidad suficiente para ser útil, y la Banda 1 es el único instrumento de su tipo que produce datos abiertos a esta resolución, una de las muchas cosas que hacen que este satélite sea especial. También se llama banda costera / aerosol, por sus dos usos principales: obtención de imágenes de aguas poco profundas y seguimiento de partículas finas como polvo y humo. Por sí mismo, su salida se parece mucho a la Banda 2 (azul normal), pero si las contrastamos y resaltamos áreas con un azul más profundo, podemos ver diferencias:
Banda 1 menos Banda 2. El océano y las plantas vivas reflejan tonos azul violáceos más profundos. La mayoría de las plantas producen cera superficial (por ejemplo, la capa helada de las ciruelas frescas) a medida que crecen, para reflejar la luz ultravioleta dañina.
Las bandas 2, 3 y 4 son visibles en azul, verde y rojo. Pero mientras los revisamos, tomemos una sección de referencia de Los Ángeles, con una gama de diferentes usos de la tierra, para compararlos con otras bandas:
Parte del área oeste de Los Ángeles, desde tierras agrícolas cerca de Oxnard en el oeste hasta Hollywood y el centro de la ciudad en el este. Al igual que la mayoría de las áreas urbanas, los colores de la ciudad promedian a gris claro a esta escala.
La banda 5 mide el infrarrojo cercano, o NIR. Esta parte del espectro es especialmente importante para la ecología porque las plantas sanas lo reflejan: el agua en sus hojas dispersa las longitudes de onda hacia el cielo. Al compararlo con otras bandas, obtenemos índices como NDVI, que nos permiten medir la salud de las plantas con más precisión que si solo miráramos el verdor visible.
Las características brillantes son parques y otra vegetación muy irrigada. El punto cerca de la parte inferior de esta vista en el oeste es Malibú, por lo que es una apuesta segura que el pequeño punto brillante en las colinas cerca de él es un campo de golf. En el borde oeste está la cicatriz oscura de un gran incendio, que fue solo una ligera decoloración en la imagen de color verdadero.
Las bandas 6 y 7 cubren diferentes cortes del infrarrojo de onda corta, o SWIR. Son particularmente útiles para distinguir la tierra húmeda de la tierra seca, y para la geología: las rocas y los suelos que se parecen en otras bandas a menudo tienen fuertes contrastes en el REMOLINO. Hagamos una imagen de falso color usando SWIR como rojo, NIR como verde y deep blue como azul (técnicamente, una imagen 7-5-1):
La cicatriz de fuego es ahora imposible de pasar por alto, reflejándose fuertemente en la Banda 7 y casi en absoluto en las demás, lo que la hace roja. Detalles previamente sutiles de la vegetación también se hacen evidentes. Parece que las plantas en los cañones al norte de Malibú son más exuberantes que las de las crestas, lo que es típico de los climas donde el agua es la principal limitación para el crecimiento. También vemos patrones de vegetación dentro de Los Ángeles: algunos vecindarios tienen más follaje (parques, árboles en las aceras, césped) que otros.
La banda 8 es la pancromática, o simplemente la banda panorámica. Funciona como una película en blanco y negro: en lugar de recopilar colores visibles por separado, los combina en un solo canal. Debido a que este sensor puede ver más luz a la vez, es la banda más nítida de todas, con una resolución de 15 metros (50 pies). Ampliemos Malibú a escala 1:1 en la banda panorámica:
Y en color verdadero, estirado para cubrir la misma área:
La versión en color parece desenfocada porque esos sensores no pueden ver detalles de este tamaño. Pero si combinamos la información de color que proporcionan con los detalles de la banda de pan, un proceso llamado afilado de pan, obtenemos algo colorido y nítido:
Malibu Pansharpened, 15 m (50 pies) por píxel. Observe la textura de las olas en el agua.
La banda 9 es la que menos muestra, pero es una de las características más interesantes de Landsat 8. Cubre una porción muy delgada de longitudes de onda: solo 1370 ± 10 nanómetros. Pocos instrumentos espaciales recogen esta parte del espectro, porque la atmósfera absorbe casi todo. Landsat 8 convierte esto en una ventaja. Precisamente porque el suelo es apenas visible en esta banda, cualquier cosa que aparezca claramente en ella debe reflejar muy brillantemente y/o estar por encima de la mayor parte de la atmósfera. Aquí está la Banda 9 para esta escena:
¡La banda 9 es solo para nubes! Aquí recoge nubes cúmulos esponjosas, pero está diseñado especialmente para nubes cirros: «colas de caballo»altas y tenues. Los cirros son un verdadero dolor de cabeza para las imágenes satelitales porque sus bordes suaves los hacen difíciles de detectar, y una imagen tomada a través de ellos puede contener mediciones que están fuera de un poco por ciento sin ninguna explicación obvia. La banda 9 los hace fáciles de contabilizar.
Las bandas 10 y 11 están en el infrarrojo térmico, o TIR – ven calor. En lugar de medir la temperatura del aire, como hacen las estaciones meteorológicas, informan en el suelo, que a menudo es mucho más caliente.
Un estudio de hace unos años encontró algunas temperaturas superficiales del desierto superiores a 70 ° C (159 °F), lo suficientemente calientes como para freír un huevo. Afortunadamente, Los Ángeles es relativamente templado en esta escena:
Observe que las manchas muy oscuras (frías) coinciden con las nubes de la Banda 9. Después de ellos, la vegetación de regadío es más fresca, seguida de aguas abiertas y vegetación natural. La cicatriz de quemadura cerca de Malibú, que está cubierta de carbón vegetal y follaje seco y muerto, tiene una temperatura superficial muy alta. Dentro de la ciudad, los parques son generalmente más frescos y los barrios industriales son más cálidos. No hay una isla de calor urbana clara en esta escena, un efecto que estas bandas TIR serán particularmente útiles para estudiar.
Las bandas se pueden combinar de muchas maneras diferentes para revelar diferentes características en el paisaje. Hagamos otra imagen de color falso usando esta banda TIR para rojo, una banda SWIR para verde y la banda verde natural para azul (una imagen 10-7-3):
Las áreas urbanas y algunos tipos de suelo son rosadas. En la imagen de color real, la vegetación silvestre es casi uniformemente de color oliva, pero aquí vemos una distinción entre matorrales de color melocotón, bosques de color caoba, y así sucesivamente. Las brisas refrescantes en tierra aparecen como un ligero gradiente púrpura a lo largo de la costa de la ciudad. Las tiras de colores a ambos lados de la imagen son áreas donde no todos los sensores tienen cobertura.
Texto cortesía de Charlie Loyd, MapBox. Post original titulado Putting Landsat 8’s Bands to Work, publicado el 14 de junio de 2013.