Los satélites de alta resolución

Por José María Cornejo Martin

Durante los últimos años ha habido una verdadera revolución en el mundo de los satélites de observación de la tierra, alcanzándose resoluciones espaciales de aproximadamente 50 cm. Estas resoluciones eran impensables en el mundo comercial hace menos de una década.

¿Qué es la alta resolución?

La resolución espacial de una imagen satélite da una idea del grado de detalle que va a tener y por tanto el tipo de objetos que va a poder discriminar por su forma geométrica. En una imagen digital cada punto de información se denomina “pixel”. La información contenida en cada “pixel” de la imagen corresponde en la superficie de un área dada, que por simplicidad vamos a asumir que es un cuadrado de lado “L”. Diremos que la resolución espacial de la imagen es “L” metros. Toda la información existente dentro de un cuadrado de lado “L” se va a promediar y este promedio será el que capte la cámara y asigne valor al “pixel” de la imagen digital.  El “pixel” contiguo representará el valor promedio del cuadrado de la superficie terrestre contiguo al cuadrado anterior y así para todos los “pixeles” de la imagen.  Aunque la resolución se de cómo distancia se dice que un satélite tiene más resolución cuanto menor es esta distancia.

Es importante resaltar que la resolución es un parámetro más de los que hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar una imagen satélite pero no el único. Cuanto mayor sea la resolución espacial mayor será su coste de adquisición por unidad de superficie y también  lo será el de procesamiento. La resolución tiene también otro efecto y es que cuanto mayor resolución tiene una imagen menos área cubre y por lo tanto se necesitarán mas imágenes para solapar un determinado territorio lo que implica muchas veces tomar imágenes contiguas en días diferentes lo que dificulta el procesamiento y no permite ver todo el terreno en las mismas condiciones.

Durante una década, y en el mundo civil, la alta resolución se aplicó exclusivamente al satélite Francés SPOT que en su modo pancromático ofrecía una resolución de 10 m. Posteriormente a mediados de los 90 se puso en órbita el satélite Indio IRS-1C, el cual tomaba imágenes con una resolución de 5 m.

La alta resolución hoy

A mediados del los noventa, con el levantamiento por parte del Gobierno de USA del secreto sobre la tecnología militar de satélites de observación de hasta 1 m, diversas compañías privadas se animaron a embarcarse en proyectos para ofrecer imágenes espaciales con esta resolución. Después de diversos intentos fallidos por fin en el año 1999   IKONOS 2 fue puesto en órbita y logró tomar imágenes de un metro de resolución con una calidad muy superior a la esperada.

Fig.-1 Imagen Ikonos de la Ciudad Olímpica de Barcelona

En el año 2000 se lanzó el satélite EROS , este satélite tiene una resolución de 1,8 m

Fig 2.- Imagen EROS centrada en la Torre Eiffel

Y en el 2001 el QuickBird. ofrece una resolución de 0.6 m.

Fig3.- Imagen QUICKBIRD de una zona portuaria

Nuevos satélites de alta resolución continúan aumentando la lista con características muy similares a Quickbird o IKONOS.

Para qué sirven los satélites de alta resolución

Las imágenes que toman los satélites de alta resolución sirven, básicamente, para lo mismo que una fotografía aérea convencional, pero las primeras presentan ciertas ventajas. Las más importantes son:

1. Se pueden obtener imágenes de satélite de cualquier parte del mundo sin tener que obtener permisos de vuelo. Esto es muy importante por ejemplo cuando se planifican obras en terceros países o se quiere obtener una imagen de zonas con instalaciones sensibles. En muchos países (incluido los occidentales) no se permite la toma de imágenes de ciertas ciudades por compañías de fotografía privadas.

Base Naval del Callao (Google Earth)

1. La realización de algunos procesos como puede ser la ortorectificación se ve muy simplificada y por tanto se realiza a un menor coste.

2. El área cubierta por “fotograma” de satélite es muy superior a la de foto aérea y por tanto simplifica cualquier trabajo.

3. Para nuevas adquisiciones puntuales la imagen satélite tiene ventajas en precio frente a la foto aérea.  Lo mismo ocurre para fotografiar cualquier punto que requiera desplazar el avión a una cierta distancia.

Otras ventajas

Los nuevos satélites presentan ventajas además de en su resolución en que son plataformas muy evolucionadas que permiten un control de las mismas muy superior a los satélites convencionales. Así, un satélite como Ikonos o Quickbird, puede tomar varias imágenes de un mismo punto en una misma orbita. Esto hace que la obtención de imágenes desde satélite sea mucho más flexible que nunca antes y que como consecuencia inmediata se tenga que obtener una cobertura de una determinada área sea más probable que anteriormente. Conceptos como el periodo de revisita que se utilizaba antiguamente han perdido prácticamente todo su sentido con las implicaciones que esto tiene en su uso para la gestión de emergencias.

Análisis de daños en Fukushima con satélite de alta resolución. Digitalglobe

http://www.comunidadism.es/blogs/los-satelites-de-alta-resolucion 

GISAT es una empresa que mantiene, desde su fundación en 1990, una lista de la resolución

espacial, en m, de los satélites que suministran datos comerciales.  Algunos de estos satélites

son medioambientales y otros están diseñados con otros fines. No están incluidos los satélites

“espías”  y de Defensa de ciertos países, ya que sus datos obviamente no están disponibles

públicamente. Se presentan una captura de la información de los satélites a:

Muy alta resolución

 

Alta resolución

 

Baja resolución

Como se puede ver en esta lista aparecen los satélites geoestacionarios como Meteosat-MG, 

tan popular entre los aficionados a la meteorología en el apartado de baja resolución. Además

de la resolución se presenta otro tipo de información relacionada con el número de bandas,

nombre del sensor base de imágenes, etc.

Los satélites comerciales mostrados aquí pueden llegar a disponer de resoluciones inferiores

a un metro (0, 5 m)  a diferencia del Meteosat que como mucho posee una resolución de 1000

m en el mejor de los casos. Otros satélites militares pueden llegar a disponer de información

de cm de resolución.

Para más información actualizada visite su página en inglés: http://www.gisat.cz/content/en

 

Media BAJA

NPP ,meteosat MG

Envisat spot5

TERRA spot 4

IRS-1D orbView-2

RESURS

Satélites de Teledetección de recursos naturales

Son satélites de órbita polar diseñados para la observación del medio ambiente de la Tierra y la evaluación de sus recursos naturales. El primero y más conocido de ellos es el programa Landsat, otros muchos han venido después.

Landsat

El programa Landsat se inició en 1972 con el lanzamiento del Landsat-1. En 1999 se lanzó el más reciente Landsat-7. Landsat-5 fue lanzado en 1984, y es el satélite de teledetección que más tiempo lleva en órbita operativo.

Los satélites Landsat disponen de dos sensores, MSS(Multispectral scanner) y TM (Thematic mapper). El sensor TM tiene mayor resolución radiométrica (8 bits) que el MSS (6 bits).

El satélite Landsat-7 incorpora el sensor ETM (Enhanced Thematic Mapper) que añade a las bandas ya disponibles en el TM, un canal pancromático con resolución espacial de 15 metros. Su órbita se sitúa a 705 Km de altitud, y sobrevuela la misma zona cada 16 días.

SPOT

El proyecto SPOT (Systeme Probatoire d'Observation de la Terre) es una iniciativa francesa en colaboración con Bélgica y Suecia. El primer lanzamiento fué en 1986 y hasta la fecha se han puesto en órbita 5 satélites. El más reciente Spot-5 se puso en órbita el 4 de mayo del 2002. Los satélites se sitúan en órbita heliosíncrona casi polar cruzando el Ecuador a las 10:30 am y con una frecuencia de paso de 26 días. Los satélites 1, 2 y 3 estaban dotados del sensor HRV (High Resolution Visible) que proporcionaba imágenes en las zonas visible e infrarrojo cercano del espectro electromagnético. Su principal ventaja respecto a Landsat es su mayor resolución espacial. Las imágenes de los SPOT 1, 2 y 3 son de 60 Km de ancho y con una resolución de 10-20 metros/píxel.

En el satélite SPOT-4 se modificaron los sensores, introduciéndose el HRVIR que añade a los canales delHRV una banda infrarroja. Se incorporó también el sensorVEGETATION orientado al seguimiento diario de la cobertura vegetal a escala regional o planetaria (la anchura de imagen es de 2250 Km y la resolución espacial de 1 Km.

SPOT-5 mejora notablemente la resolución espacial de las imágenes (1 píxel = 5m) además, incorpora capacidades estereoscópicas y una nueva versión del sensor

Landsat 7Fuente: USGS/NASA

SPOT 5

VEGETATION, que mejora el estudio dinámico de la cobertura vegetal.

El sistema SPOT dispone de 17 estaciones de recepción terrestre en los 5 continentes.

Envisat

El Envisat, de la Agencia Espacial Europea, es actualmente el satélite medioambiental más avanzado del mundo. Envisat detecta miles de parámetros, entre los que destacan:

presencia de gases en la atmósfera, concentración de fitoplancton en los mares, corrientes submarinas o incendios en zonas muy

alejadas.

Envisat ayudará a prevenir terremotos y erupciones volcánicas. Unos 10.000 científicos del mundo entero trabajan a partir de las observaciones de Envisat para entender mejor los factores que afectan al medio ambiente de nuestro planeta.

IRS(Indian Remote Sensing Satel l ite)

Programa de teledetección de la India. El primer satélite de la familia el IRS-1C fue lanzado el 28 de Diciembre de 1995 por un cohete ruso. Comenzó a funcionar en Diciembre de 1996.

Tienen una órbita heliosíncrona, de 907 km de altitud y frecuencia de paso de 24 días. Disponen de los sensoresLISS (4 bandas espectrales) y WiFS (Wide Field Sensor) especializado en estudios de vegetación.

Terra

El satélite Terra fué puesto en órbita por la NASA el 18 de diciembre de 1999, NASA. Es el primero del programa Earth Observing System   (EOS). Terra forma parte de un proyecto multinacional y multidisciplinario con la participación de las agencias espaciales de EEUU, Canadá y Japón. El objetivo científico de la misión de Terra es el de efectuar el primer chequeo completo de la salud del planeta Tierra. En particular, la misión está diseñada para estudiar el funcionamiento de los ciclos del carbono y de la energía.

Terra dispone de cuatro captadores que miden aspectos específicos de nuestro planeta:

Fuente: CNES

Satélite ENVISATFuente ESA

Satélite IRS-P6

ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) Fotosensor desarrollado conjuntamente por la NASA y el Ministerio de Industria Japonés. Se utiliza para obtener mapas detallados de la temperatura, reflectancia y elevación de la superficie terrestre.

CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System) Instrumento para medir el balance global de radiación de la Tierra. Aporta también datos sobre las propiedades de las nubes y su papel en los flujos de radiación desde la superficie terrestre hasta las zonas altas de la atmósfera.

MISR (Multi-angle Imaging Spectro-Radiometer) Este instrumento explora la superficie terrestre con nueve cámaras, cada una de ellas apuntando a un ángulo de observación diferentes. Las imágenes que toman son en cuatro bandas: azul, verde, rojo, e infrarrojo próximo. Este modelo de captación permite al MISR distinguir los diferentes tipos de nubes, los aerosoles y las cubiertas de la superficie terrestre.

MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer ) MODIS escanea cada punto del planeta cada 1-2 días en 36 bandas espectrales. Gracias a esta amplia capacidad de captación, este sensor percibe más datos de los signos vitales de la Tierra que los otros sensores del satélite Terra. Entre otros aspectos, MODIS mide cada día el porcentaje de la superficie de la Tierra cubierta por nubes. Combinando las lecturas de MODIS con los datos de MISR y CERES, es posible establecer el impacto de nubes y aerosoles en el balance energético de la Tierra. Permite, entre otros aspectos, detectar las emisiones de los incendios.

MOPITT (Measurement of Pollution in the Troposphere) Instrumento diseñado para captar datos de la baja atmósfera y observar su interacción con la biosfera marina y terrestre. Con los datos que aporte MOPITT se quiere estudiar la distribución, el transporte y las fuentes de monóxido de carbono y de metano en la Troposfera.

EO-1

Primer satélite del programa de observación terrestre para el nuevo Milenio de la NASA. Lanzado el 21 de Noviembre del año 2000. Este nuevo programa es el continuador de las misiones Landsat.

El satélite EO-1 dispone de tres sensores de teledetección:

ALI (Advanced Land Imager) Captador de Imágenes Terrestres

Hyperion (Imaging Spectrometer) Es el primer

Satélite Terra (NASA)

Imagen ASTER en falso color del Estrecho de Gibraltar(NASA GSFC, MITI, ERSDAC, JAROS, U.S./Japan ASTER Science Team )

Imagen CERES del flujo de radiación emitida por la Tierra (

sensor hiperespectral desde satélite. Dispone de 220 bandas que cubren de 0.4 – 2.5 µm con 30 metros de resolución. Cada escena cubre 7.5 X 100 Km. capta los colores de las imágenes de la superficie de la Tierra sin dejar áreas descubiertas, tiene la habilidad de discriminar imágenes por ejemplo; diferencia entre pinos y cedros,

LEISA/AC (Linear Imaging Spectrometer Array/Atmospheric Corrector) es un conjunto de tecnologías que captura imágenes hiperespectrales. Como las imágenes transmitidas por satélites son distorsionadas por los gases en la atmósfera, el AC restaura las imágenes a su forma original.

Visión Global de MODIS (Modis Team)

Satélite EO-1(NASA)