Combinación RGB con bandas del satélite Landsat 5, 7 y 8

1. Características del Landsat.

1.1. LandSat 5

Las imágenes Landsat 5 Thematic Mapper (TM) consisten en siete bandas espectrales con una resolución espacial de 30 metros para las Bandas 1 a 5 y 7. La resolución espacial para la Banda 6 (infrarrojo térmico) es de 120 metros, pero se vuelve a muestrear a 30 metros/píxel. El tamaño aproximado de la escena es de 170 km de norte a sur por 183 km de este a oeste.

Cuadro 1. Características De Las Bandas Landsat 5 Thematic Mapper (TM).
Landsat
4-5
Rango Espectral
(µm)
Resolución
(metros)
Band 10.45-0.5230
Band 20.52-0.6030
Band 30.63-0.6930
Band 40.76-0.9030
Band 51.55-1.7530
Band 610.40-12.50120 (30)
Band 72.08-2.3530


1.2. LandSat 7

Las características más importantes del satélite Landsat 7 (L7) son:

Figura 1.- Sensor del satélite LANDSAT 7 ETM+

Resolución Espectral y radiométrica: El satélite Landsat 7 cuenta con 8 bandas, el cual uno es pancromática y 6 multiespectrales y una termal (Banda 6), sus resoluciones radiométrica es de 8 bits.

Cuadro 2. Características de las bandas Landsat-7 Etm+ (Fuente: Fernández-Coppel & Herrero Llorente, 2001).
Banda Numero
Rango Espectral (µm)
Líneas de Datos por Escáner
Longitud  de la Línea (bytes)
Bits por pixel
1
0.450 - 0.515
16
6,600
8
2
0.525 - 0.605
16
6,600
8
3
0.630 - 0.690
16
6,600
8
4
0.775 - 0.900
16
6,600
8
5
1.550 - 1.750
16
6,600
8
6
10.40 - 12.50
8
3,300
8
7
2.090 - 2.35
16
6,600
8
8
0.520 - 0.900 (Pancromatico)
32
13,200
8


Resolución Espacial: Las resoluciones de las bandas del satélite Landsat son: Pancromática: 15 m; Multiespectral: 30 m; Infrarrojo lejano o termal: 60 m.
Resolución temporal: Tiempo entre imágenes de 16 días.

1.3. LandSat 8

Mientras que los satélites anteriores llevaban solo un sensor, Landsat 8 adquiere datos en 11 bandas de dos sensores separados: el Operational Land Imager (OLI) y el Sensor Térmico Infrarrojo (TIRS).

Las imágenes de Landsat 8 Operational Land Imager (OLI) y Thermal Infrared Sensor (TIRS) constan de nueve bandas espectrales con una resolución espacial de 30 metros para las bandas 1 a 7 y 9. La nueva banda 1 (ultra-azul) es útil para costas y aerosoles estudios. La nueva banda 9 es útil para la detección de nubes cirros. La resolución para la Banda 8 (pancromática) es de 15 metros. Las bandas térmicas 10 y 11 son útiles para proporcionar temperaturas de superficie más precisas y se recogen a 100 metros. El tamaño aproximado de la escena es de 170 km de norte a sur por 183 km de este a oeste.
 
Cuadro 3. Características de las bandas Landsat 8 
BandaRango Espectral
(µm)
Resolución
(metros)
Band 1 - Aerosol Costero0.43-0.4530
Band 2 - Azul0.45-0.5130
Band 3 - Verde0.53-0.5930
Band 4 - Rojo0.64-0.6730
Band 5 - Infrarrojo Cercano (NIR)0.85-0.8830
Band 6 - SWIR 11.57-1.6530
Band 7 - SWIR 22.11-2.2930
Band 8 - Pancromático0.50-0.6815
Band 9 - Cirrus1.36-1.3830
Band 10 - Infrarrojo Térmico (TIRS) 110.6-11.19100
Band 11 - Infrarrojo Térmico (TIRS) 211.50-12.51100

2. Combinación de bandas y aplicaciones

     2.1. R-G-B: Landsat 5 y 7  (Bandas 3, 2, 1) y Landsat 8 (Bandas 4, 3, 2)

Esta combinación es la que más se aproxima a los colores reales. Es ideal para realzar información del agua: turbidez, corrientes y sedimentos en suspensión (INEGI, 2010). Las bandas visibles dan respuesta a la luz que ha penetrado más profundamente, y por tanto sirven para discriminar el agua poco profunda y sirven para distinguir aguas turbias, corrientes, batimetría y zonas con sedimentos (Fernández-Coppel & Herrero Llorente, 2001).
El azul oscuro indica aguas profundas, el azul claro indica aguas de media profundidad. La vegetación se muestra en tonalidades verdes. El suelo aparece en tonos marrones y tostados. El suelo desnudo y la roca aparecen en tonos amarillentos y plateados.
Figura 2. Combinación de Bandas RGB 321 de una imagen Landsat 7

     2.2. NIR-R-GLandsat 5 y 7 – (Bandas 4, 3, 2) y Landsat 8 (Bandas  5, 4, 3).

La banda del infrarrojo cercano (Banda 4 del L7 y 5 del L8)  es útil para identificar los límites entre el suelo y el agua, también es sensible a la clorofila, permitiendo que se observen variaciones de la vegetación, que aparecen en tonos rojo (INEGI, 2010).
Los cuerpos de agua con sedimentos en suspensión aparecen en tonos azul claro y los que poseen pocos sedimentos en suspensión en azul oscuro;  Las áreas urbanas y el suelo expuesto aparecen en tonos azules.
En la  Figura 3, el río y el lago se observan en color azul obscuro, el suelo desnudo en azul claro, la vegetación densa en color rojo mientras que la vegetación menos densas y/o vegetación en temprano estado de crecimiento se observan en color rosa
Figura 3. Combinación de Bandas RGB 432 de una imagen Landsat 7

     2.3. SWIR 1-NIR-R:Landsat 5 y 7 - (Bandas 5, 4, 3) y Landsat 8 (Bandas 6, 5, 4)

Esta combinación con dos bandas en la región del infrarrojo (SWIR 1 y NIR) muestra una mayor diferenciación entre el suelo y el agua (INEGI, 2010).
La vegetación se muestra en diversas tonalidades de verde y rosa, que varían en función del tipo y de las condiciones de ubicación; las áreas urbanas y el suelo expuesto se presentan en tonos rosados; el agua, independiente de la cantidad de sedimentos en suspensión, aparece en negro
En la Figura 4 no es fácil identificar los cuerpos de agua con sedimentos debido a estos se muestran de un solo tono, se observa unas corrientes en color azul bajo que probablemente son escurrimientos pequeños o suelos con humedad los cuales no se alcanzan a notar en las imágenes anteriores.
Figura 4. Combinación de Bandas RGB 543 de una imagen Landsat 7

     2.4. NIR-SWIR 1-RLandsat 5 y 7 - (Bandas 4, 5, 3) y Landsat 8 (Bandas 5, 6, 4)

Esta combinación, con una banda en la región visible (Red) y dos en la del infrarrojo (NIR, SWIR 1), utiliza las mismas bandas de la combinación SWIR 1-NIR-R (sección 2.3); sin embargo, asociadas a colores diferentes, permitiendo una diferenciación de la vegetación en tonos marrones, verdes y amarillos. Las áreas urbanas y los suelos expuestos aparecen en tonos de azul claro, mientras que las áreas inundadas y el agua aparecen en tonos azul oscuros (INEGI, 2010).
Según Fernández-Coppel & Herrero Llorente, (2001) esta combinación realza las diferencias de humedad en el suelo y es usada para el análisis de humedad en el suelo y vegetación. En la Figura 5 se realza con detalle (al igual que la imagen anterior) los límites entre el agua y la tierra, el suelo desnudo se observa en un color azul bajo.
Figura 5. Combinación de Bandas RGB 453 de una imagen Landsat 7

     2.5. SWIR 2-NIR-GLandsat 5 y 7 (Bandas 7, 4, 2) y Landsat 8 (Bandas 7, 5, 3)

La Vegetación se muestra en tonos de verde porque la banda NIR está en el color verde. La banda SWIR2 es sensible al contenido de humedad y especialmente lo detecta en los minerales hidratados como arcillas, las diferencias de esto se ven en tonos de rojo a naranja (Franzosi, 2010).
Las áreas urbanas aparecen en tonos magentas; las praderas en verde claro; de verde oliva a verde brillante indica áreas forestales (en general los bosques de coníferas son más oscuros que los de caducifolias).
Figura 6. Combinación de Bandas RGB 742 de una imagen Landsat 7

     2.6. SWIR 2-SWIR 1-R: Landsat 5 y 7 - (Bandas 7, 5, 3) y Landsat 8 (Bandas 7, 6, 4)

Esta combinación se usa comúnmente en geología (Fernández-Coppel & Herrero Llorente, 2001).
Según Franzosi (2010) superficies calientes (incendios, calderas volcánicas) se muestran en tonos de rojo o amarillo; el agua se muestra en azul oscuro a negro; vegetación en tonos de verdes (época de crecimiento – en época de poca vegetación Debiera usarse la combinación SWIR 2-NIR-G); áreas desforestadas recientemente en azules brillantes.
Figura 7. Combinación de Bandas RGB 753 de una imagen Landsat 7

     2.7. SWIR 2-SWIR 1-NIR: Landsat 5 y 7 - (Bandas 7, 5, 4) y Landsat 8 (Bandas 7, 6, 5)

Esta combinación implica ninguna banda visible. Proporciona la mejor penetración atmosférica. Líneas costeras, y las orillas están bien definidos. Se puede utilizar para encontrar características de textura y humedad de los suelos. La vegetación aparece en color azul. Si el usuario prefiere la vegetación verde, debe usar una combinación SWIR 2-NIR-SWIR1. Esta combinación de bandas puede ser útil para estudios geológicos.
En la Figura 8 podemos notar que el agua se muestra en color negro por lo que podemos concluir que solo puede proporcionar información del terreno y de la vegetación.
Figura 8. Combinación de Bandas RGB 754 de una imagen Landsat 7

     2.8. SWIR 1-NIR-B: Landsat 5 y 7- (Bandas 5, 4, 1) y Landsat 8 (Bandas 6, 5, 2)

Esta combinación es parecido a la SWIR 2-NIR-G (sección 2.5) en que la vegetación sana será de color verde brillante, sin embargo, esta combinación SWIR 1-NIR-B es mejor para estudios agrícolas.
Figura 9. Combinación de Bandas RGB 541 de una imagen Landsat 7

     2.9. NIR-SWIR 1-B: Landsat 5 y 7 (Bandas 4, 5, 1) y Landsat 8 (Bandas 5, 6, 2)

Para los estudios de vegetación, la adición de la banda NIR aumenta la sensibilidad de la detección de varias etapas del crecimiento de las plantas o el estrés. Esto no es una buena combinación de bandas para el estudio de las características culturales, tales como carreteras y pistas de aterrizaje, (Portland State University, 2016).

Según Portland State University (2016), la combinación de las bandas muestra tonos los cuales se pueden asociar a: 
La vegetación sana aparece en tonos de rojos, marrones, naranjas y amarillos; los suelos pueden ser en verdes y marrones; características urbanas son de color blanco, cian y, zonas azules brillantes representan áreas recientemente taladas y áreas rojizas vegetación nueva; probablemente pastizales ralos, en grises; aguas profundas será muy oscuro en esta combinación, si el agua es poco profunda o contiene sedimentos parecería como tonos de azul más claro.
Figura 10. Combinación de Bandas RGB 451 de una imagen Landsat 7

     2.10. SWIR 1-R-BLandsat 5 y 7 (Bandas 5, 3, 1) y Landsat 8 (Bandas 6, 4, 2)

Esta combinación muestra texturas topográficos
Figura 11. Combinación de Bandas RGB 531 de una imagen Landsat 7

     2.11. SWIR 2- R-BLandsat 5 y 7 - (Bandas 7, 3, 1) y Landsat 8 (Bandas 7, 4, 2)

Puede mostrar diferencias en los tipos de roca.
Figura 12. Combinación de Bandas RGB 731 de una imagen Landsat 7

Quieres hacer estas combinación tu mismo. Pruébalo aquí en esta herramienta que se realizo con Google Earth Engine. En las siguientes imagenes se muestra como utilizarlo





3.0. Literatura Citada.

Fernández-Coppel, I., & Herrero Llorente, E. (2001). El satélite Landsat. Análisis visual de imágenes obtenidas del sensor ETM+ satélite Landsat. Valladolid, España: Universidad de Valladolid.
Franzosi, C. (2010). Aplicaciones del sensor Landsat. Buenos Aires: Universidad de Bueno Aires.
INEGI. (2010). Aspectos técnicos de las imágenes. México: INEGI.
Portland State University. (10 de 3 de 2016). Portland State University. Obtenido de Portland State University: http://web.pdx.edu/~emch/ip1/bandcombinations.html
https://code.earthengine.google.com/


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