Tercera Sesión de Conversación (CHAT): Aplicación de Sensores Remotos Satelitales de Microondas

Transcripción

1 Tercera Sesión de Conversación (CHAT): Aplicación de Sensores Remotos Satelitales de Microondas Introducción Actualmente el desarrollo de sensores satelitales de microondas o radar está orientado a generar productos útiles para la reducción del riesgo por inundaciones. Las imágenes satelitales de radar pueden cartografiar las áreas de inundación sin mayores incertidumbres y bajo casi todas las condiciones atmosféricas. También, las constelaciones de satélites con esta tecnología aseguran la obtención de datos con una revisita oportuna por la zona de afectación. El siguiente producto satelital muestra un ejemplo de una gran inundación ocurrida en Ecuador durante el año 2008, en color blanco se identifican las áreas urbanizadas y en azul la cobertura de agua.

2 Un poco de historia La aplicación de las ondas electromagnéticas en la región de las microondas u ondas de radio es conocida desde larga data. En 1864, James Clerk Maxwell describe las leyes del electromagnetismo. Posteriormente, La Universidad de Karlsruhe es la cuna del hallazgo de su aplicación en el rango de las microondas y su autor es Heinrich Hertz quien, en 1886, demuestra que las ondas electromagnéticas se reflejan en las superficies metálicas. Durante el Siglo XX, muchos inventores, científicos e ingenieros han contribuido al desarrollo del radar, impulsados sobre todo por el ambiente prebélico que precedió a la Segunda Guerra Mundial. A partir de 1957 comienzas las aplicaciones civiles de esta tecnología y a partir de la década del 70 se comenzó a ubicar sensores radar en plataformas satelitales. Desde entonces, se ha difundido su aplicación satelital (ver gráfico cronológico) y existe un gran esfuerzo internacional en su desarrollo: Qué son las microondas? Se denomina microondas a las ondas electromagnéticas definidas en un rango de frecuencias determinado; generalmente de entre 300 MHz y 300 GHz, que supone una longitud de onda en el rango de 1 m a 1 mm (ver gráfico a continuación).

3 Por qué utilizar microondas? Debido a su baja frecuencia (lo que implica longitudes de onda mayores), tienen propiedades especiales que son importantes para la teledetección: pueden penetrar la cobertura nubosa y la atmósfera. Dada su longitud de onda puede atravesar la humedad atmosférica y casi no es afectada por las gotas de lluvia (salvo por el caso de lluvias intensas). Además, en el rango de las microondas la atmósfera es prácticamente transparente y no opone oposición a las ondas electromagnéticas (alta trasmisibilidad). proveen su propia fuente de energía EM para iluminar el blanco. Esto permite capturas tanto de día como de noche y, especialmente, conocer la geometría tanto de la onda emitida como la retrodispersada (la que recibe el sensor). La comparación de ambas ondas nos da información del blanco u objeto que fue alcanzado. son sensibles a las características dieléctricas y geométricas del medio. La primera característica hace que las superficies de agua sean discriminadas sin confusiones. La segunda característica nos permite conocer la textura y formas del medio. Sistemas de microondas El sistema más conocido es el RADAR, Radio Detection And Ranging. Es decir, Radar es el acrónimo del inglés de detección y localización por radio ondas. El radar es un Sistema Activo. La fuente generadora de energía es una fuente coherente y polarizada. Por lo tanto, es necesario medir no solo la amplitud de la onda recibida, sino también su polarización y fase, ya que cualquier cambio en las mismas incluye información sobre el blanco retrodispersor. El sensor transmite una señal de microondas hacia el blanco y detecta aquélla parte de la

4 señal que vuelve al sensor (señal retrodispersada). Se utilizan ahora los radares de apertura sintética (SAR) ya que permiten mejorar la resolución espacial. Por qué el esfuerzo en microondas? En relación a los sistemas ópticos, el interés en radar como generador de imágenes está relacionado con: Las longitudes de onda largas pueden penetrar las nubes, el polvo, la neblina, pero se ven perturbadas por lluvias intensas. Tienen poca dependencia con las condiciones atmosféricas. En el caso de sistemas activos, es posible controlar la radiación en: potencia, frecuencia y polarización y seleccionar los ángulos de observación. Se pueden obtener parámetros que describen propiedades de los elementos del terreno distintas de la de los ópticos (humedad del suelo). Posibilidad de obtener información de elementos que se encuentran debajo de la superficie, si la densidad y humedad del suelo lo permiten. La CONAE y los Sistemas Satelitales Radar La CONAE está desarrollando el satélite SAOCOM 1-A, el primero de la nueva generación de satélites de observación de la Tierra, con instrumentos que operan en el rango de microondas, con sensores activos (radar).

5 El SAOCOM 1-A tendrá a bordo un radar de microondas de banda L (1.3 GHz) y una cámara de infrarrojo térmico. El radar tiene una resolución espacial de 10 metros, y penetra hasta dos metros de profundidad, aportando información sobre la humedad de los suelos y la estructura geológica. Además, el radar puede obtener información en cualquier condición meteorológica y hora del día, ya que no necesita de la iluminación solar para operar y no es afectado por la presencia de nubes, niebla o lluvia, a diferencia de las cámaras ópticas. La cámara infrarroja, por su parte, es capaz de detectar incendios y erupciones. Dada las características de estos detectores, este es un satélite con excelentes prestaciones para la gestión de emergencias y monitoreo de los recursos naturales. La serie SAOCOM forma parte del Sistema Italo Argentino de Satélites para la Gestión de Emergencias (SIASGE) junto con cuatro satélites de prestaciones similares (radar), pero operando en banda X (8 GHz) de la Constelación Italiana COSMO-SkyMed de la Agencia Espacial Italiana (ASI). Aplicación de los datos satelitales radar Como ya se ha enunciado, la posibilidad de identificar las áreas inundadas bajo cualquier condición atmosférica es una cualidad de las imágenes de radar que ha venido a cubrir un déficit importante de las imágenes satelitales ópticas en la gestión de emergencias por inundaciones. Otra aplicación en ese sentido, es su utilización para la generación de modelos digitales de elevación (MDE) aprovechando las características geométricas del sistema de radar, a través de un proceso denominado interferometría radar. Los MDE permiten realizar la corrección de las imágenes satelitales en zonas de montaña y, principalmente, aplicarlos en estudios hidrológicos para la determinación de zonas susceptibles a inundación para la construcción de cartografía de riesgo. La fusión de las imágenes satelitales de radar con datos provenientes de otras fuentes (imágenes satelitales ópticas o infrarrojas, datos cartográficos digitales, etc.) logran productos satelitales tales como cartografía de inundación, imágenes radar color, etc. Fuentes: CONAE. Dra. Haydeé Karzembaun. Globsar 2-CSA.