2. 1.- clasificacion de los sensores remotos

SISTEMAS SENSORES
GENERALIDADES SOBRE LOS SISTEMAS SENSORES
María Cristina Serafini
Dpto. de Ciencias Básicas (PRODITEL) - UNLu
[email protected]
“El hombre tendrá que elevarse sobre la tierra, al tope de la atmósfera
y aún más para así comprender el mundo en que vive”
Sócrates, 450 a.C.
1.- EL DESARROLLO DE LA TELEDETECCIÓN
Desde épocas primitivas el hombre ha manifestado interés en conocer el espacio en el
que se desenvuelve su vida; con el fin de tener una visión más amplia de la superficie
terrestre, intentó realizar observaciones de plataformas más elevadas, escalando colinas y
montañas, desde donde podía tener una visión más regional; pudiendo observar más allá del
lugar donde residía y de este modo tener una mirada más amplia. Gracias a los registros de
algunos rasgos del paisaje, de plantas y animales que ha dejado sobre cavernas y montañas, en
la actualidad podemos disponer de información y conocer como era ese espacio miles de años
atrás.
De todos modos, estas formas de observación de la superficie terrestre eran
notoriamente limitadas, ya que sólo podía observarse una superficie muy pequeña y, por otra
parte, al no contarse con instrumentos de captación que permitieran documentar los hechos,
sólo era posible registrar parte de los sucesos. Desde el momento en que el hombre puede
disponer de los medios técnicos que le permitían realizar el registro de sus observaciones a
partir, primeramente, de globos y aviones, el conocimiento sobre nuestro planeta y sus
recursos se enriquece notablemente y muestra un avance vertiginoso. Esta observación remota
de las características del espacio geográfico y sus recursos, constituye el objeto de estudio de
la teledetección, palabra cuyo significado se desprende de la traducción de “remote sensing”,
término que nace a principios de la década de 1960, para designar cualquier medio de
observación remota.
El desarrollo de la teledetección puede separarse en dos grandes períodos, antes y
después de la década de 1960. Hasta finales de esta década la fotografía aérea fue el único
sistema utilizado en teledetección. A partir de este momento y con la aparición de los
primeros programas espaciales comienza un acelerado desarrollo de los sensores remotos
basados en la utilización de plataformas espaciales.
El término fotografía, utilizado por primera vez en al año 1839, deriva de dos palabras
de origen griego, “phos” luz y “graphien” escritura. A pesar de la complejidad significativa
de algunos equipos modernos, todas las cámaras fotográficas dependen de las mismas
características esenciales: una fuente de luz que ingresa a un recinto oscurecido a través de un
pequeño orificio, cuyo tamaño puede controlarse, a menudo, mecánicamente; un obturador
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que se abre y cierra a fin de admitir la luz por un período de tiempo especificado; dentro de la
cámara fotográfica, una lente de cristal recolecta y concentra el haz de luz, enfocándolo sobre
un campo sensible al mismo, en la parte posterior de la cámara fotográfica, (la película).
Desde tiempos remotos se ha intentado explicar el comportamiento de la luz;
Aristóteles (384–322 a.C.), filosofando detenidamente acerca de la naturaleza de ésta, la
define como una cualidad de lo objetos, no como una verdadera sustancia¸ él observa que
ciertos objetos pueden ser transparentes en presencia de luz; Bacon (1210/1214–1292)
conocido por su aplicación de geometría en la ciencia de las lentes, usa los principios de la
cámara oscura para crear ilusiones ópticas con la luz solar; Leonardo da Vinci (1452–1519)
describe en detalle los principios fundamentales de la cámara oscura; Isaac Newton (1642–
1727) descubre como un haz de luz blanca puede dispersarse, a través de un prisma, en un
espectro que comprende desde el rojo hasta el violeta.
Los avances en el campo de la óptica y los descubrimientos de sustancias fotosensibles
condujeron a la obtención de las primeras imágenes. En 1827 Joseph Nicephore Niepce
(1765-1833) consigue fijar una imagen, a la que se denominó “heliografía”; esto sucedió en
1826 cuando logra fijar una imagen del patio de su casa, utilizando una plancha de peltre
recubierta de Betún de Judea y exponiendo esta plancha a la luz quedando la imagen invisible;
las partes del barniz afectadas por la luz se volvían insolubles o solubles, dependiendo de la
luz recibida. La imagen del patio de su casa permaneció fija por un lapso de ocho horas y
luego se fue diluyendo. Se puede considerar a Niepce como el padre de la fotografía.
En 1839 Louis M. Daguerre (1789–1851) anuncia la invención del “Daguerrotipo”;
presenta el nuevo método para fijar imágenes ante la Academia Francesa de Ciencias.
Teniendo en cuenta el procedimiento utilizado por Niepce, utilizó vapor de mercurio en una
placa sensibilizada con yoduro de plata, como agente revelador. Louis Daguerre es
considerado como el inventor indiscutido de la fotografía, aunque la base de su invento la
obtiene de la información aportada por Niepce, durante la sociedad que habían conformado
hasta la muerte de éste último. A pesar del avance aportado por el daguerrotipo, no se podían
obtener copias o ampliaciones de estas imágenes; esto es superado en 1941, cuando William
Henry Fox Talbot (1800–1877), logra desarrollar lo que él mismo denominó “calotipos”. El
calotipo es un método fotográfico, basado en un papel sensibilizado con nitrato de plata y
ácido gálico que tras ser expuesto a la luz era posteriormente revelado con ambas sustancias
químicas y fijado con hiposulfito sódico. Este procedimiento es el primero que genera una
imagen en negativo, a partir de la cual se podían obtener imágenes positivas. Con este
sistema nace el procedimiento negativo-positivo.
En el año 1856 Gaspar Felix Tournachon (Nadar) (1820–1910), fotógrafo, periodista,
ilustrador y caricaturista francés, toma la primer fotografía aérea de una villa de Francia,
cerca de París, desde un globo (“Le Geant”), a una altura de casi 400 metros. En 1860
emplea el "flash" (luz artificial) por primera vez como complemento de una cámara;
consiguiendo captar imágenes de las catacumbas de París.
James Wallace Black (1820–1896) realiza la misma experiencia de Nadar, tomando
una fotografía aérea sobre la ciudad de Boston (Figura 1.1)
.
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Figura 1.1: Fotografía aérea tomada sobre la ciudad de Boston
Durante la Guerra Civil de América (1861–1865) fueron utilizados globos para
observar las posiciones del enemigo y se piensa que también fueron tomadas fotografías.
Experimentos sobre la adquisición de fotografías aéreas continuaron realizándose hasta
finales del siglo XIX, principalmente en Estados Unidos, Inglaterra, Alemania, Francia y
Rusia; fueron experimentadas distintas plataformas para la obtención de fotografías desde el
aire, tales como: cohetes, cometas, palomas.
En 1887, en Alemania, se llevan a cabo las primeras experiencias con fotografías
aéreas aplicadas a la evaluación de áreas forestales.
En los primeros años del siglo XX, hacia 1903, Julius Neubronne registra una patente
para colocar fotocámaras en palomas mensajeras, las cuales son utilizadas para transmitir
mensajes y tomar fotografías aéreas (Figura 1.2).
Figura 1.2: Palomas mensajeras portando cámaras fotográficas
Tomando como punto de partida los estudios del ingeniero alemán Otto Lilienthal y de
Octave Chanute sobre los principios del vuelo, los hermanos Wilbur Wright (1867-1912) y
Orville Wright (1871-1948), empezaron a construir sus propios planeadores a partir de
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septiembre de 1900. El 17 de diciembre de 1903 realizan el primer vuelo en un biplano a
motor; este vuelo de corta duración se lleva a cabo en Estados Unidos, en Kill Devil Hills,
cerca de Kitty Hawk (Carolina del Norte) y marca el inicio de la aviación. A partir de este
momento la fotografía aérea es estimulada, pues es posible disponer de plataformas más
controladas y confiables.
George R. Lawrence (1869-1938), toma fotografías aéreas de la ciudad de San
Francisco, Estados Unidos, durante el terremoto ocurrido en 1906; se pueden observar los
daños causados por esta catástrofe, así como los incendios que se provocaron. Las fotografías
son tomadas con una máquina montada en un dirigible a una altura de 600 metros. (Figura
1.3)
Figura 1.3: Fotografía aérea de la ciudad de San Francisco, Estados Unidos, durante el
terremoto de 1906
La primera cámara aérea, fue desarrollada durante la Primera Guerra Mundial, en
1915, cuando John Theodore Cuthbert (J.T.C.) Moore-Brabazon (1884-1964) produce, en
colaboración con la Thornton Pickard Ltd., una fotocámara expresamente diseñada para el
empleo aéreo. Durante esta Guerra, en el periodo de mayor actividad, la Unidad de
Exploración aérea de Francia produjo más de 10.000 fotografías por día. Entre 1914 y 1919,
se produce un importante desarrollo de la fotografía aérea, pasando a ser una tecnología
altamente sofisticada. Aparecen los primeros libros dedicados a la fotografía aérea, Lee
(1922); Aerofotografía urbana, (Joerg, 1923) y Aerofotografía arqueológica (Platt y Jhonson,
1927)
En 1934 se funda la Sociedad Americana de Fotogrametría (American Society of
Photogrammetry), ésta publica el primer número de la Revista: "Photogrammetric
Engineering", la que cambiará su nombre más tarde por "Photogrammetric Engineering and
Remote Sensing". En la actualidad la Sociedad se denomina: Sociedad Americana de
Fotogrametría y Sensores Remotos (American Society of Photogrammetry and Remote
Sensing)
En noviembre de 1935 el Capitán Albert W. Stevens, a bordo del globo estratosférico,
Explorer II, obtiene la primera fotografía que muestra la curvatura de la tierra. La fotografía
fue tomada desde una altura de 22 km. de la superficie terrestre y muestra el límite entre la
tropósfera y la estratósfera y la curvatura de la tierra.
La Segunda Guerra Mundial (1939–1945) implica un gran avance en las técnicas de
teledetección aérea, conduce al estudio de nuevas emulsiones y mejoras en el sistema óptico
de las cámaras; se observa también un avance en las técnicas aplicadas a la fotointerpretación;
en este sentido Alemania es precursora en aplicaciones de la fotografía aérea al
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fotoreconocimiento. En 1942 Kodak patenta la primera película en falso color, sensible al
Infrarrojo.
En el año 1954 Westinghouse, con el patrocinio de la Fuerza Aérea de los Estados
Unidos (USAF), desarrolla el primer radar aerotransportado de mira lateral (SLAR, Side
Looking Airbone Radar); sistema que presenta gran flexibilidad con respecto a la obtención
de información bajo cualquier condición atmosférica; de gran utilidad sobre todo en áreas
tropicales
En el año 1954, el Consejo Internacional de Uniones Científicas, establece el Año
Internacional Geofísico (IGY), desde el 1 de Julio de 1957 al 31 de Diciembre de 1958, con
el fin de estudiar los efectos, sobre la tierra, de este período de máxima actividad solar. Para
ello se realiza un llamado de cooperación científica a los países del mundo, estableciendo la
necesidad de la construcción de satélites artificiales para realizar un mapeo de la superficie
terrestre. Estados Unidos anuncia sus planes de poner en órbita un satélite en el año 1957,
pero es la Unión Soviética quien en octubre de ese año, precisamente el 4 de octubre,
sorprende al mundo con la puesta en órbita del primer satélite artificial, el Sputnik 1; se
trataba de una pequeña esfera metálica de tan solo 60 cm. de diámetro, cuyo peso alcanzaba
84 kg. (Figura 1.4); este primer satélite estuvo en órbita 6 meses. Demostrando al mundo su
desarrollo tecnológico, los soviéticos envían nuevamente al espacio un segundo satélite
artificial: el Sputnik II lanzado el 3 de Noviembre de ese mismo año, el cual llevaba a bordo
una perra llamada Laika. El último Sputnik, Sputnik III, lanzado en mayo de 1958, fue
propuesto como un Laboratorio Espacial para estudiar el campo magnético de la tierra.
Figura 1.4: Satélite Sputnik
2.- LA ERA ESPACIAL
“Todo lo que un hombre pueda imaginar, otro podrá realizarlo”
Julio Verne (1828 – 1905)
El lanzamiento del primer satélite artificial, el Sputnik I, provoca el salto más
importante sobre la observación de las condiciones de nuestro planeta. Podemos considerarlo
como el símbolo de inauguración de la era espacial. A partir de este momento comienza una
verdadera “carrera espacial”, poniéndose en evidencia el interés de utilizar estas plataformas
para la adquisición de información de los recursos terrestres y de las condiciones
atmosféricas.
En 1960, la NASA (National Aeronautics and Space Administration), pone en órbita el
TIROS 1, primer satélite de la Serie TIROS (Television and Infrared Observation Satellite).
Este es el primer satélite proyectado especialmente para observaciones meteorológicas. Entre
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los años 1960 y 1965 fueron lanzados 10 satélites de esta Serie. En esta década también se
impulsaron otras misiones espaciales, que si bien estaban dedicadas a la exploración de la
Luna y del Sistema Solar, aportaron valiosos documentos sobre la superficie terrestre; la
misión norteamericana “Gemini-Titán”, lleva a cabo los primeros experimentos formales de
toma de fotografías espaciales. Luego, las misiones Apollo 6 y Apollo 7, consiguieron las
primeras fotografías verticales de la tierra y la luna. En 1969, la misión Apollo 9, consiguió la
primera imagen multiespectral.
El éxito obtenido a partir de estas misiones promueven en la NASA el desarrollo de
un programa destinado a la cartografía y el estudio de los recursos terrestres; cristalizándose
este hecho con la puesta en órbita, en julio de 1972, del primer satélite de la Serie ERTS
(Earth Resources Technology Satellite), denominado Landsat a partir del segundo satélite.
Después del éxito obtenido por este Programa, surgen diversos proyectos diseñados
específicamente para el estudio del espacio geográfico y sus recursos, entre ellos: el satélite
para estudios oceanográficos Seasat, en 1978; el Programa SPOT, (Système Probatoire
d'Observation de la Terre), cuyo primer satélite fue puesto en órbita en 1986; el proyecto
Japonés MOS, (Marine Observing Satellite); el satélite indio, IRS-1 (Indian Remote Sensing
Satellite); el NOAA, (National Oceanic and Atmospheric Administration Satellite) de
aplicaciones meteorológicas, el Programa de Brasil y China CBERS (China-Brazil Earth
Resources Satellite), el proyecto IKONOS, que inicia una nueva generación de satélites de
alta resolución espacial, seguida de diversos programas, entre los cuales merecen citarse el
QuickBird, EROS, OrbView-3, entre otros; en el caso de nuestro país el satélite SAC-C
(Satélite de Aplicaciones Científicas-C) y hace un año, el SAC-D Aquarius, puesto en orbita
el 10 de junio de 2011.
Antes de iniciar la descripción de las características de los diversos sistemas sensores
dedicados al estudio de los recursos terrestres, se hace necesario presentar ciertos criterios de
clasificación de los mismos, así como definir algunos conceptos que nos ayudarán a realizar la
elección de aquel sistema cuyos datos nos permita obtener la mayor precisión en la extracción
de información al momento de abordar un estudio particular.
2. 1.- CLASIFICACION DE LOS SENSORES REMOTOS
Los criterios para clasificar los sistemas sensores son variados, enunciaremos aquí
aquellos criterios que se utilizan con mayor frecuencia:
Clasificación de los sensores según su fuente emisora:
Sensores pasivos: son aquellos sensores cuya fuente de energía es independiente del sistema;
la energía emitida por esta fuente, generalmente el sol, incide sobre los diversos objetos de la
superficie terrestre, parte de ella (energía reflejada y/o emitida) será captada por el sistema
(Ej. cámara fotográfica, barredores multiespectrales, Dispositivo de Carga Acoplada, CCD),
etc.
Sensores activos: Son aquellos sensores cuya fuente de energía pertenece al sistema o sea
emiten la energía electromagnética en dirección a los objetos y luego reciben la energía
reflejada por los mismos (radar, por ejemplo ERS, RADARSAT, etc.).
Clasificación de los sensores según formato de registro
Sensores fotográficos: La información captada es registrada en emulsión fotográfica al ser
recibida, obteniéndose fotografías a partir de cámaras multiespectrales
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Sensores no fotográficos: La información captada es almacenada en formato digital:
Compatible Computer Tapes, (CCT), discos digitales, (CD-ROM o DVD), etc. que pueden
contener la información obtenida por los distintos sistemas sensores.
Clasificación de los sensores según la banda del espectro electromagnético en que
operan
Sensores del Ultravioleta: Incluye longitudes de onda comprendidas entre 0,004 y 0,400 m,
el empleo de esta banda en percepción remota, especialmente en relación con la evaluación de
los recursos naturales, es muy limitada. Esta región se divide en cuatro bandas: UV cercano
(0,400 – 0,315 m), UV medio (0,315 – 0,280 m), UV lejano (0,280 – 0,010 m) y UV
vacío (0,010 – 0,004 m); de las cuales solo las dos primeras son utilizadas en percepción
remota, pues las otras dos no atraviesan la atmósfera
Sensores del visible: Estos sensores operan entre 0.4 y 0.7 µm y conjuntamente con los que
operan en la banda del Infrarrojo son los más utilizados en Teledetección. Existen diversos
sensores: cámaras fotográficas, barredores óptico – mecánicos, sistemas de televisión, etc.
Sensores del Infrarrojo: La mayor parte de los sensores captan información en la banda del
Infrarrojo cercano (0.7 a 1.3 µm); y del Infrarrojo medio de onda corta (1.3 a 3.0 µm),
algunos también en el Infrarrojo lejano (8.0 a 14.0 µm)
Sensores de Microondas: Operan entre 0.3 y 300 cm; se incluyen aquí los sistemas de radar.
2.2.- PLATAFORMAS UTILIZADAS EN TELEDETECCIÓN
Las plataformas utilizadas en Teledetección han ido evolucionando a partir de
mediados del siglo XIX, cuando se obtuvieron las primeras fotografías aéreas de la ciudad de
París mediante la utilización de cámaras fotográficas montadas sobre globos, hasta el presente
en que las plataformas más utilizadas son los satélites.
Las plataformas se pueden dividir en dos tipos: a) aéreas y b) espaciales
Plataformas aéreas: Estas plataformas son sistemas que solamente pueden operar dentro de
la atmósfera terrestre. Dentro de este tipo se incluyen los globos, aviones y helicópteros. Las
de mayor utilización son los aviones.
Plataformas espaciales: Estas plataformas tienen capacidad para operar en el espacio
extraterrestre. Las más difundidas actualmente son los satélites. Los satélites pueden
clasificarse según su principal función y así podemos contar con satélites para
comunicaciones, meteorológicos, para aplicaciones terrestres u oceanográficas y satélites para
espionaje, entre otros.
Otra forma de clasificar estas plataformas espaciales es según la trayectoria que
describe su órbita, en este sentido existen dos tipos fundamentales de satélites, los
geosíncronos o geoestacionarios y los heliosíncronos. Los primeros se sitúan sobre el Ecuador
en una órbita a 36.000 Km de la Tierra. Permanecen siempre en la vertical de un punto
determinado acompañando a la Tierra en su movimiento de rotación; tienen una muy alta
repetitividad con una muy baja resolución espacial, (GOES, METEOSAT). Los satélites
heliosíncronos se desplazan en órbitas generalmente circulares y polares (el plano de la órbita
es paralelo al eje de rotación de la Tierra) de modo que, aprovechando el movimiento de
rotación terrestre, puede captar imágenes de diferentes puntos cada vez que pase por el mismo
punto de la órbita. Estos satélites orbitan a una altura de la superficie terrestre de,
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aproximadamente, 500/800 km. y son ampliamente utilizados en teledetección, (SPOT,
Landsat, SAC-C, etc.). (Figura 2.1)
a
b
Figura 2.1: Representación de órbitas satelitarias: a) Polar y b) Geoestacionaria
2.3.- CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS SATELITARIOS
La decisión de cuáles son los datos más apropiados para llevar a cabo un estudio,
depende del objetivo planteado, de la escala de trabajo, del financiamiento disponible y de la
naturaleza de los resultados esperados. La posibilidad de obtener información de las distintas
cubiertas de la superficie terrestre, mediante teledetección, se basa en las distintas respuestas
espectrales que pueden presentar elementos o cubiertas diferentes; por otra parte una misma
cubierta puede presentar variaciones en su respuesta espectral a lo largo del tiempo; por lo
tanto, para el diseño de un sistema satelitario se deben tener en consideración las particulares
características espectrales de las cubiertas que se desean monitorear, tanto como su
distribución espacial y variaciones temporales. Los sistemas satelitarios, entonces, quedan
identificados por parámetros relacionados con características espaciales, espectrales,
temporales y radiométricas.
Características espaciales (Resolución espacial y ancho de franja barrida): Los
distintos componentes de la superficie terrestre: suelo, agua, vegetación, estructuras
construídas, etc., responden de distinta manera a la interacción con la energía
electromagnética; para que un sensor pueda identificar un elemento, que forme parte de estos
componentes, como distinto de su entorno, es necesario que la energía electromagnética
registrada por el detector, a través de su ángulo sólido, provenga básicamente de este
elemento, o sea, que la intersección de este ángulo y la superficie observada debe ser menor
que el área cubierta por el mismo; esta intersección define la resolución espacial del sensor,
interpretando la misma como el elemento más pequeño que puede ser distinguido en una
imagen. En fotografía se mide como la mínima separación a la cual los objetos aparecen como
distintos y separados, y esto tendrá relación con la altura de vuelo y la distancia focal de la
cámara. En los sensores óptico-electrónicos se utiliza el concepto de Campo de Visión
Instantáneo (IFOV, Instantaneous Field of View); este se define como la sección angular
observada por el sensor en un momento dado, por lo general se utiliza la distancia sobre el
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terreno que comprende ese ángulo, distancia que se corresponde con la mínima unidad de
información de una imagen o elemento básico de la misma, denominada “píxel” (contracción
de las palabras “picture element”).
Es necesario aclarar que en diversas situaciones el valor del “píxel” no es un verdadero
indicador del objeto más pequeño que pueda ser detectado por el sensor; un objeto con
suficiente contraste con respecto a su entorno, ya sea más brillante o más oscuro, puede
modificar la radiancia de un píxel dado y tornarlo detectable aunque su dimensión sea inferior
a la del píxel.
En general, se observa que existe una interdependencia entre el ancho de franja
barrida, (swath) y las dimensiones del píxel; cuanto menor es el tamaño del píxel, menor será
el ancho de la franja monitoreada; de este modo un sistema con alta resolución espacial
trabajará sobre una franja de menor ancho que uno de baja resolución; sensores diseñados
para aplicaciones oceanográficas-meteorológicas, de baja resolución espacial, obtienen
información en una franja mucho más ancha que la que poseen sensores de aplicación
terrestre, tal el caso del Landsat, SPOT, CBERS, SAC-C, entre otros. Por ejemplo las
imágenes Landsat TM, tienen una resolución espacial de 30x30 metros en las bandas
reflectivas y de 60x60 metros en la banda emisiva. El sensor SPOT - HRV tiene una
resolución de 10x10 metros, mientras que en los satélites meteorológicos como NOAA, el
píxel representa un tamaño de 1100 metros de lado
Características temporales (frecuencia de paso): Hay muy pocos objetos y o
fenómenos en la naturaleza que no cambian a lo largo del tiempo; para muchos de los rasgos
físicos o culturales del paisaje existe un período de tiempo óptimo durante el cual estos rasgos
pueden ser observados; este óptimo período podría ser estacional o solamente de unos pocos
días o semanas. Para algunas aplicaciones el intervalo de tiempo en el cual son adquiridos los
datos, a partir de sensores remotos, se torna un factor importante; por ejemplo, para
monitorear crecimiento de cultivos, los datos pueden ser obtenidos a intervalos de tiempo
predeterminado, por ejemplo cada 15 días; sin embargo para monitorear patrones de
crecimiento urbano, imágenes adquiridas a intervalos de tiempo de un año o más pueden
resultar apropiadas; por otra parte, para aplicaciones oceanográficas y o meteorológicas será
necesario disponer de información con una muy alta frecuencia en el tiempo, ya que registran
información de fenómenos muy dinámicos, que presentan variaciones en cortos intervalos de
tiempo.
La resolución temporal alude a la frecuencia de paso o al tiempo de revisita del sensor,
o sea que se refiere a la periodicidad con que un sensor toma datos de una misma parte de la
tierra, ésta variará en función del objetivo principal del sensor; en el caso de los satélites
meteorológicos (GOES; METEOSAT), la frecuencia de observación es de unos pocos
minutos, (15 minutos) mientras que en los satélites para monitoreo de recursos terrestres es
menor, (Landsat: 16 días; SPOT: 26 días)
Características espectrales (número y ancho de bandas): La resolución espectral de
un sistema está dada por el número y ancho de las bandas que posee. Resulta evidente que la
posibilidad de contar con información multiespectral favorece la identificación de los distintos
objetos que forman parte de una imagen; así un sistema sensor será tanto más idóneo cuanto
mayor número de bandas posea, pues esto facilita la caracterización espectral de las distintas
cubiertas; otro parámetro a tener en cuenta es el ancho de cada banda, conviene que éstas sean
suficientemente estrechas, a fin de asegurar el registro de la señal en una región bien definida
del espectro.
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Los sensores disponibles en la actualidad ofrecen un amplio abanico desde el punto de
vista espectral; desde los de menor resolución tal el caso del radar (ERS, Radarsat), que
trabajan en una sola banda y los sistemas fotográficos, que trabajan en una o más bandas
según utilicen películas pancromáticas o películas color infrarrojo hasta aquellos
denominados hiperespectrales, que operan en numerosas bandas del espectro
electromagnético, como el MODIS, del satélite Terra que opera en 36 bandas o el Hyperion
del EO-1 que opera en 220 bandas.
Características radiométricas (sensibilidad y rango dinámico): La resolución
radiométrica se refiere a la capacidad del sensor para detectar variaciones en la radiancia que
recibe; está determinada por el número de niveles discretos en los cuales una señal puede ser
dividida. Considerando los efectos de la variación e iluminación, el rango dinámico de
radiometría de un sensor estará determinado por el valor de máxima radiancia que el sistema
sensor puede tener para una banda dada. Como se trata de una codificación digital,
generalmente se expresa en el número de bits en que se almacena el nivel digital
correspondiente a cada píxel. En los primeros Landsat la codificación para las bandas del
visible e infrarrojo cercano se realizaba en 7 y 6 bits por píxel, respectivamente, ofreciendo un
rango dinámico de 128 y 64 niveles de codificación; en la actualidad la mayor parte de los
sistemas sensores codifican en 8 bits por píxel, ofreciendo 256 niveles. Existen algunos
sensores como el NOAA, MODIS y los radares del ERS y Radarsat cuya resolución
radiométrica es superior.
3.- PROGRAMA LANDSAT
En julio del 1972, con el lanzamiento del primer satélite civil para observación de la
tierra, se dio inicio a una nueva era en la tecnología de la Teledetección. El ERTS (Earth
Resource Technollogy Satellite), fue el primer satélite de la serie llamada Landsat a partir del
segundo lanzamiento. Este tenía a bordo dos tipos principales de sistemas de sensores: a) un
sistema de cámaras de vidicon (RBV, Return Beam Vidicon); y b) un barredor multiespectral,
(MSS, Multiespectral Scanner). Operando con estos sistemas de recolección de datos, este
satélite estuvo funcionando operacionalmente en su órbita alrededor de la Tierra por casi seis
años, hasta su retiro en enero de 1978; durante este período de operación, el sistema de
barredor multiespectral MSS, obtuvo un poco menos de 150.000 imágenes de la superficie
terrestre.
Landsat II, segundo satélite de esta serie, llevaba a bordo la misma configuración que
el primero; lanzado en enero de 1975, el Landsat II funcionó por un período de ocho años,
hasta su retiro en julio de 1983; excepto por seis meses de discontinuidad durante el período
comprendido entre fines de 1979 y principios de 1980. El Landsat III llevaba a bordo
sistemas de sensores RBV y MSS parcialmente modificados. Fue lanzado en marzo de 1978,
después de obtener más de dos veces el número total de imágenes obtenidas por el ERTS, fue
retirado en septiembre de 1983.
Los primeros tres satélites de la serie Landsat tenían una configuración similar; sus
dimensiones eran de 3 metros de altura por 4 metros de diámetro con los paneles solares
desplegados y su peso total era de aproximadamente 960 kg. (Figura 3.1). Su órbita era
circular, casi polar, heliosincrónica; a una altura de 917 km; tardaba para circundar la Tierra
103 minutos, realizando 14 órbitas diarias, con una frecuencia de revisita cada 18 días a la
misma hora local, 9.30 horas.
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Figura 3.1: Configuración de los satélites Landsat I, II y III (Fuente NASA)
Los satélites Landsat IV, puesto en órbita en julio de 1982 y Landsat V, lanzado en
marzo de 1984, modifican su configuración y sus características orbitales. La altura de vuelo
disminuye a 705 km., tarda para circundar la Tierra 98.9 minutos aumentando de este modo la
revista a 16 días. Ambos llevan a bordo, además del conocido Multispectral Scanner, MSS, el
nuevo sensor, Thematic Mapper o Mapeador Temático, TM. (Figura 3.2).
Figura 3.2: Configuración de los satélites Landsat IV y V (Fuente Engesat)
Los Landsat IV y V incorporan una antena parabólica, montada sobre un mástil, que
sirve de enlace entre estos satélites y los satélites geoestacionarios de rastreo y retransmisión
de datos (TDRS), los cuales sirven de enlace principal de comunicación entre los Landsat y
las estaciones de comando y recepción terrena. El Landsat V, después de casi 28 años de
observación de la Tierra, debido a la rápida degradación de un componente electrónico, ha
dejado de adquirir imágenes en noviembre de 2011.
El Landsat VII fue puesto en órbita en junio de 1999, su operación es administrada
por la NASA (National Agency and Space Administration) y la producción y
comercialización de imágenes depende de la USGS (United States Geological Survey).
Cuenta con un instrumento “ETM+”, similar al instrumento ETM del Landsat VI, el cual fue
lanzado en octubre de 1993, pero un fallo en el sistema de comunicaciones impidió contactar
con el satélite y ponerlo en órbita, por lo cual, lamentablemente, se perdió. Tiene un peso de
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2126 kg., su órbita es heliosincrónica a una altura de 705 Km con una revisita de 16 días. El
único instrumento es el ETM+, el que apunta al nadir. Emplea banda S para telemetría y
control y banda X para la transmisión de las imágenes. Un grabador de estado sólido de 378
Gbit de memoria puede almacenar 42 minutos de datos y 29 horas de telemetría. El tamaño de
la escena es de 185 km x 185 km. Las dimensiones del satélite son de 4.07 x 2.08 metros de
diámetro. (Figura 3.3).
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Figura 3.3: Configuración del satélite Landsat VII (Fuente Engesat)
3.1.- CARACTERÍSTICAS DE LOS SENSORES
Multispectral Scanner (MSS)
El Multispectral Scanner, MSS, es un equipo de barrido óptico–electrónico,
denominado explorador o rastreador de barrido que registra información en sentido este –
oeste, a través de un espejo móvil que oscila en forma perpendicular a la trayectoria, en cuatro
bandas espectrales, dos en el visible y dos en el infrarrojo cercano; el Landsat III incluía una
banda en el infrarrojo térmico. Para cada una de las bandas disponía de seis líneas de
detectores, de este modo se observaban en forma simultánea seis líneas de barrido por cada
banda espectral. El campo de visión de este sensor era de 11.56 grados lo que, de acuerdo a la
altura orbital del satélite, implica un ancho de franja observada de 185 km. (Tablas 3.1 y 3.2)
La unidad mínima de información adquirida por el MSS corresponde a un píxel de 79
metros de lado, pero en la transformación digital, al muestrear la señal de salida de cada
detector cada 57 metros, la resolución nominal pasa a ser de 79 x 57 metros, por lo tanto una
escena Landsat/MSS esta formada por 2.340 líneas de barrido y 3.240 columnas. Los datos
correspondientes a la radiancia de cada píxel eran cuantificados, en los primeros Landsat, en 7
bits, entre 0 y 127, para las tres primeras bandas y en 6 bits, entre 0 y 63, para la cuarta banda.
En los Landsat IV y V la codificación se realizaba en 8 bits, entre 0 y 255.
Sistema Vidicon (RBV)
Los satélites Landsat I y II tenían incorporado un sistema de tres cámaras RBV
(Return Beam Vidicon), todas con el foco sobre una misma área; cada cámara registraba
información en una banda espectral diferente, obteniendo de este modo información en un
amplio rango del espectro, comprendido entre el verde y el infrarrojo cercano (0.475 – 0.830
µm) con una resolución espacial de 80 metros. Debido a que este sistema no funcionó en
ninguno de los dos primeros Landsat, en el Landsat III fue modificado; el nuevo sistema
tendió a mejorar la resolución espacial; se dispusieron dos cámaras pancromáticas de alta
resolución espacial (40 metros), que proporcionaban en cuatro tomas la misma cobertura que
12
el MSS; estas cámaras obtenían información espectral en el rango comprendido entre el verde
y el rojo. (Tablas 3.1 y 3.2)
Tabla 3.1: Características de los sensores RBV y MSS, de los Landsat I y II
Sensor
Return Beam
Vidicon (RBV)
Multispectral
Scanner (MSS)
Resolución
Espectral
(µm)
Resolución
Espacial
Franja
barrida
Resolución
Temporal
0.475 - 0.575
80 m
185 km
18 días
0.58 - 0.68
80 m
185 km
18 días
0.69 - 0.83
80 m
185 km
18 días
0.50 - 0.60
80 m
185 km
18 días
0.60 - 0.70
80 m
185 km
18 días
0.70 - 0.80
80 m
185 km
18 días
0.80 - 1.10
80 m
185 km
18 días
Tabla 3.2: Características de los sensores RBV y MSS, a bordo del Landsat III
Sensor
Resolución
Espectral
(µm)
Resolución
Espacial
Return Beam
Vidicon (RBV)
0.50 - 0.75
Multispectral
Scanner (MSS)
Franja
barrida
Resolución
Temporal
40 m
185 km
18 días
0.50 - 0.60
80 m
185 km
18 días
0.60 - 0.70
80 m
185 km
18 días
0.70 - 0.80
80 m
185 km
18 días
0.80 - 1.10
80 m
185 km
18 días
120 m
185 km
18 días
10.40 - 12.60
Thematic Mapper (TM)
El Thematic Mapper es un sensor de barrido multiespectral, que opera de modo muy
similar al sensor MSS; el primer TM fue montado sobre el Landsat IV. Debido a que se
incorporan algunas características particulares en relación a la resolución espacial y espectral,
se lo considera perteneciente a la nueva generación de sensores.
13
El Thematic Mapper registra información en siete bandas del espectro
electromagnético y su resolución espacial es de 30 metros; en este sensor cada oscilación del
espejo capta la información correspondiente a 16 líneas, lo que implica la participación de 16
detectores por banda para las bandas reflectivas, (bandas 1 a 5 y 7) y 4 detectores para la
banda del térmico (banda 6), pues ésta tiene una resolución espacial menor, 120 metros. Los
datos de radiancia de cada píxel son cuantificados en 8 bits, o sea entre 0 y 255. El barrido a
diferencia del MSS se realiza en ambas direcciones. (Tabla 3.3)
Tabla 3.3: Características del sensor TM del Landsat IV y V
Sensor
Thematic
Mapper
(TM)
Resolución
Espectral
(µm)
Resolución
Espacial
Franja
barrida
Resolución
Temporal
0.45 - 0.52
30 m
185 km
16 días
0.52 - 0.60
30 m
185 km
16 días
0.63 - 0.69
30 m
185 km
16 días
0.76 - 0.90
30 m
185 km
16 días
1.55 - 1.75
30 m
185 km
16 días
10.4 - 12.50
120 m
185 km
16 días
2.08 - 2.35
30 m
185 km
16 días
Enhaced Thematic Mapper Plus ( ETM+)
El sensor ETM+, a bordo el Landsat VII, es una versión mejorada del TM que
incluían los Landsat 4 y 5. Este nuevo sensor incorpora una banda pancromática, una banda
térmica que presenta dos rangos de ganancia (alta y baja) y una mejor resolución espacial; se
incluyen, también dos calibradores solares. El ETM+ posee ocho bandas que pueden obtener
imágenes de alta resolución de la superficie terrestre; el ancho de barrido es de 185 km, la
resolución espacial es de 30 metros en modo multiespectral y 15 metros en modo
pancromático. (Tabla 3.4).
Debido a una falla ocurrida en el Corrector de la Línea de Barrido (Scan Line
Corrector, SLC) del Landsat VII, éste ha quedado fuera de servicio y las imágenes del +ETM,
obtenidas a partir de julio del año 2003, presentan anomalías en los datos; el efecto de esta
anomalía es más pronunciado a lo largo del borde de la escena y disminuye gradualmente en
dirección al centro de la misma; solamente el área central, aproximadamente unos 22 km,
presenta una calidad muy similar a las imágenes previas de Landsat VII
14
Tabla 3.4: Características del sensor ETM+ del Landsat VII
Sensor
Resolución
Espectral
Resolución
Espacial
Franja
barrida
Resolución
Temporal
0.450 - 0.515
30 m
185 km
16 días
0.525 - 0.605
30 m
185 km
16 días
0.630 - 0.690
30 m
185 km
16 días
0.750 - 0.900
30 m
185 km
16 días
1.550 - 1.750
30 m
185 km
16 días
10.400 - 12.500
60 m
185 km
16 días
2.090 - 2.350
30 m
185 km
16 días
0.520 - 0.900
(modo
pancromático)
15 m
185 km
16 días
(µm)
Enhanced
Tematic
Mapper
ETM
3.2.- PRODUCTOS OBTENIDOS
Los productos disponibles en la actualidad comprenden imágenes en formato digital
y productos en formato papel; en ambos casos pueden adquirirse cada una de las bandas en
forma independiente o como producto color, en base a distintas combinaciones banda/filtro
(Figura 3.4). Las imágenes se presentan con distintos niveles de corrección geométrica, a
saber:
Nivel 4: es un nivel de corrección sistemática donde la imagen es corregida radiométrica y
geométricamente.
Nivel 5: también consiste en una imagen con correcciones sistemáticas, que se georreferencia
utilizando datos de altitud, efemérides y parámetros de aptitud del satélite. Los algoritmos de
corrección modelizan la posición del satélite y la geometría del sensor a través de datos que
una computadora a bordo graba sobre la captura.
Nivel 6: No es un proceso automático ni una corrección sistemática. Este nivel de
procesamiento exige intervención adicional de un operador. La imagen nivel 5 antes descripta
es ajustada con puntos de control cartográficos o con puntos de control medidos
especialmente con tecnología GPS. Se obtiene una imagen rectificada a una determinada
proyección cartográfica.
Ortoimagen: Este nivel de procesamiento exige la intervención de un operador sobre una
imagen corregida con puntos de control utilizando también un Modelo Digital de Elevaciones
15
(DEM) para corregir todas las distorsiones. El producto final consiste en una ortoimagen
georreferenciada a la proyección cartográfica deseada.
En la Tabla 3.5 se presentan las principales características y aplicaciones de las bandas TM y
ETM+ del satélite Landsat
Tabla: 3.5: Características de las bandas espectrales de los sensores TM y ETM+ del Landsat
Banda
TM 1
Intervalo
espectral (µm)
0.450 – 0.520
ETM 1 0.450 – 0.515
TM 2
0.520 – 0.600
ETM 2 0.525 – 0.605
TM 3
0.630 – 0.690
ETM 3 0.630 – 0.690
TM 4
0.760 – 0.900
ETM 4 0.750 – 0.900
TM5
1.550 – 1.750
1.550 – 1.750
ETM 5
TM 6
Banda, utilizada para la realización de estudios batimétricos debido a la
gran penetración en cuerpos de agua transparentes. Los pigmentos
fotosintéticos absorben energía, apareciendo la vegetación en tonos de
grises oscuros. Sensible a plumas de humo originadas en incendios.
Banda muy afectada por el proceso de dispersión atmosférica.
Banda que presenta muy buena penetración en cuerpos de agua, sensible
a la presencia de partículas en suspensión, posibilitando su análisis en
términos de cantidad y calidad.
La vegetación verde, sana y vigorosa presenta gran absorción; muy
buen contraste entre las áreas ocupadas con vegetación y las áreas de
suelo desnudo, seco o las áreas urbanas. Permite el mapeo de redes de
drenaje. Banda muy utilizada para la identificación de vías de
comunicación
Cuerpos y cursos de agua presentan gran absorción, aparecen en tonos
oscuros, permitiendo una muy buena separación entre tierra emergida y
cuerpos de agua. La vegetación verde, densa y uniforme, presenta una
alta reflectancia, apareciendo en tonos claros. Presenta sensibilidad a la
rugosidad de las copas de los árboles y a la morfología del terreno;
permitiendo la obtención de información sobre geomorfología, suelos, y
geología. Útil para separar áreas quemadas. Permite la identificación de
áreas agrícolas.
Sensible a las condiciones de humedad de la vegetación y suelos;
utilizada en estudios de estrés hídrico de la vegetación. Banda
relacionada con la composición mineralógica de suelos y rocas.
Presenta sensibilidad a los fenómenos relativos a los contrastes
térmicos, siendo útil para detectar propiedades térmicas de rocas,
10.400–12.500 suelos, vegetación y agua.
10.400-12.500
ETM 6
TM 7
2.080 – 2.350
ETM 7 2.090 – 2.350
Presenta sensibilidad a la morfología del terreno; permite obtener
información sobre geomorfología, suelos y geología. Esta banda es muy
útil para la identificación de minerales. Potencialmente favorable para la
discriminación de productos de alteración hidrotermal.
16
17
3.3 .- MISIONES FUTURAS: Landsat VIII
La Misión de Continuidad de Datos Landsat, (LDCM), Landsat VIII, cuya puesta en
órbita está prevista para inicios del año 2013, portará dos instrumentos: Operational Land
Imager (OLI) y Thermal Infrared Sensor (TIRS), los que proveerán cobertura estacional de la
superficie terrestre con una resolución espacial de 30 metros, en las bandas del visible,
infrarrojo cercano (NIR) e infrarrojo medio de onda corta (SWIR), de 100 metros en el
infrarrojo térmico y 15 metros en el modo pancromático. El OLI incorpora dos nuevas bandas
espectrales, una especialmente destinada para detectar nubes tipo cirrus y otra para
observaciones de zonas costeras. El TIRS colectará datos en dos bandas espectrales en la
región del Infrarrojo térmico. (Figura 3.5), (Tabla 3.6).
Figura 3.5: Configuración del satélite Landsat VIII, LDCM (Fuente NASA)
Las características espectrales, espaciales y radiométricas del LCDM han sido
diseñadas para detectar y caracterizar los cambios en la cobertura de la tierra de acuerdo con
los aportes de datos Landsat durante cuatro décadas de datos históricos. (Figura 3.6)
Figura 3.6: Cronología de las Misiones Landsat (1972 – 2013)
18
Tabla 3.6: Características del Operational Land Imager (OLI) y del
Thermal Infrared Sensor (TIRS), del Landsat VIII
Banda
Resolución
Espectral
Resolución
Espacial
Franja
barrida
Resolución
Temporal
(µm)
Coastal/aerosol
0.433 – 0.453
30 m
185 km
16 días
Azul
0.450 - 0.515
30m
185 km
16 días
Verde
0.525 - 0.600
30 m
185 km
16 días
Roja
0.630 - 0.680
30 m
185 km
16 días
NIR
0.845 - 0.885
30 m
185 km
16 días
SWIR 1
1.560 - 1.660
30 m
185 km
16 días
SWIR 2
2.100 - 2.300
30 m
185 km
16 días
Pancromática
0.500 - 0.680
15 m
185 km
16 días
Cirrus
1.360 – 1.390
30 m
185 km
16 días
TIRS 1
Centrada en
100 m
185 km
16 días
100 m
185 km
16 días
10.8
TIRS 2
Centrada en
12.0
4.- PROGRAMA SPOT
El Programa SPOT (Satellite Pour l´Observation de la Terre) fue diseñado, desde sus
orígenes, como un Sistema operacional y comercial de observación de la tierra; fue
establecido a iniciativa del gobierno de Francia, con la participación de los gobiernos de
Suecia y Bélgica; siendo el Centro Nacional de Estudios Espaciales de Francia (CNES) el
organismo responsable del desarrollo del Programa y operación de los satélites. En este
Programa se separan claramente las funciones relacionadas con los aspectos técnicos, a cargo
del CNES y las relacionadas con la comercialización y distribución de los datos, a cargo de
SPOT IMAGE, una empresa netamente comercial, que también tiene como misión la
divulgación de esta tecnología francesa a nivel mundial.
El primer satélite de la Serie fue puesto en órbita en febrero de 1986; en 1990 y 1993
fueron puestos en órbita el SPOT II y SPOT III, respectivamente. Los tres primeros satélites
presentan una configuración similar, en relación al diseño de la plataforma y a su carga útil.
El SPOT 4 fue lanzado en marzo de 1998, e incorpora modificaciones con respecto a los
19
sensores que porta y a la resolución espacial. El satélite SPOT 5, lanzado en el 2002, también
presenta mejoras en cuanto a resolución espacial; ha superado su vida útil, ya que se estimaba
que prestaría servicios hasta el año 2007 y aún continúa prestando servicio. La órbita que
describen es heliosincrónica, a una altitud de 820 km, con una inclinación de 98º y un periodo
orbital de 101 minutos; su revisita es de 26 días (Figuras 4.1 y 4.2)
Figura 4.1: Configuración de los satélites SPOT (Fuente SPOTImage)
Figura 4.2: Cronología de los lanzamientos de los satélites SPOT (Fuente SPOTImage)
4.1.- CARACTERÍSTICAS DE LOS SENSORES
El satélite está compuesto de dos partes: una plataforma multi-misión estándar y una
carga útil. La plataforma asegura los servicios necesarios para el cumplimiento de la misión:

Mantenimiento preciso de la órbita

Estabilización sobre tres ejes

Alimentación eléctrica

Telemedida de mantenimiento

Programación de la carga útil por un calculador a bordo, por telemando
20
Esta plataforma es apta para recibir diversos instrumentos destinados a la observación
de la tierra; o sea, permite diversas misiones del mismo tipo sin tener que soportar el costo del
desarrollo de una nueva plataforma.
La carga útil, fijada sobre la parte lateral de la plataforma, está constituida por dos
instrumentos idénticos de exploración por empuje, llamados HRV (High Resolution Visible),
para SPOT 1, 2 y 3; los dos instrumentos están dispuestos de tal modo que si los ángulos de
mira son de +1.8° y – 1.8° se puede observar a la vertical del satélite una faja de terreno de
117 km. de ancho con una superposición de las dos imágenes de 3 km.; el HRV permite
obtener imágenes en dos modos: Pancromático (P) y Multiespectral (XS), recogiendo
información en las bandas del verde, rojo e infrarrojo cercano, con una resolución espacial de
10 y 20 metros respectivamente. (Tabla 4.1)
Tabla 4.1: Características de los Satélites SPOT 1, 2 y 3
Sensor
HRV
Resolución
Espectral
Resolución
Espacial
Franja
barrida
Resolución
Temporal
(µm)
XS 1
0.50 - 0.59
20 m
60 km
26 días
XS 2
0.61 - 0.68
20 m
60 km
26 días
XS 3
0.79 - 0.89
20 m
60 km
26 días
Pancromático
0.51- 0.73
10 m
60 km
26 días
Con el SPOT 4 se inicia una nueva generación de sensores; si bien la plataforma
presenta una configuración similar a las versiones anteriores, se presentan modificaciones en
la carga útil, se incluye el sistema High Resolution Visible and Infrared (HRVIR), el cual
trabaja en cuatro bandas espectrales: verde, rojo, infrarrojo cercano e infrarrojo medio de onda
corta (SWIR), con una resolución espacial de 10 metros en el modo pancromático y 20 metros
en el modo multiespectral; esta nueva banda espectral que se incorpora (SWIR), resulta útil
para discriminar cultivos, condiciones de humedad de la vegetación, así como, suelos, o
formaciones geológicas; incorpora, además, un instrumento específico, desarrollado para su
primera misión, conjuntamente con la Unión Europea, Bélgica, Italia y Suecia, diseñado para
el estudio y monitoreo de las condiciones de la vegetación a nivel regional/global, llamado
“Instrumento VEGETATION 1”; este instrumento puede obtener imágenes de todo el planeta
cada 24 horas, con una resolución espacial de 1 km. y una resolución espectral de cuatro
bandas (azul, rojo, infrarrojo cercano e infrarrojo medio de onda corta). Los datos aportados
pueden ser utilizados para la generación de Indices de Vegetación, tal como el NDVI (Índice
de Vegetación de Diferencia Normalizada), de amplia difusión para el estudio de variaciones
estacionales en determinadas cubiertas vegetales. (Tabla 4.2)
21
Tabla 4.2: Características del Satélite SPOT 4
Sensor
HRVIR
Resolución
Espectral(µm)
Resolución
Espacial
Franja
barrida
Resolución
Temporal
XS 1
0.50 - 0.59
20 m
60 km
26 días
XS 2
0.61 - 0.68
20 m
60 km
26 días
XS 3
0.78 - 0.89
20 m
60 km
26 días
XS 4 (SWIR)
1.58 - 1.75
20 m
60 km
26 días
Pancromático
0.49 - 0.69
10 m
60 km
26 días
0.43 - 0.47
1000 m
2250 km
diaria
0.61 - 0.68
1000 m
2250 km
diaria
0.78 - 0.89
1000 m
2250 km
diaria
1.58 - 1.75
1000 m
2250 km
diaria
Instrumento
VEGETATION 1
El SPOT 5 presenta una importante mejora, en particular con relación a la resolución
espacial, el sistema High Resolution Visible and Infrared (HRVIR) tiene una resolución de 10
metros para las bandas del verde, rojo, infrarrojo cercano; de 20 metros para la banda del
infrarrojo medio de onda corta (SWIR) y 5 metros en el modo pancromático; incorpora el
Instrumento High Resolution Stereoscopy (HRS), diseñado para adquirir imágenes en la
banda pancromática con un ángulo de visión de 20º, hacia delante y atrás del satélite, esto
posibilita obtener en forma rápida, imágenes estereoscópicas que permiten producir Modelos
Digitales de Terreno de grandes áreas (120 km x 600 km). (Figura 4.3)
El SPOT 5 puede también ofrecer un modo de muy alta resolución, obtenido a partir
de la combinación de dos imágenes pancromáticas adquiridas simultáneamente, muestreando
cada 2.5 metros. Cuenta con el “Instrumento VEGETATION 2”, el cual tiene las mismas
especificaciones técnicas que el VEGETATION 1, a bordo del SPOT 4. (Tabla 4.3)
22
Figura 4.3: Instrumento HRS, operando con un ángulo de 20º
hacia adelante y hacia atrás (Fuente SPOTImage)
Tabla 4.3: Características del Satélite SPOT 5
Sensor
HRVIR
Resolución
Espectral
Resolución
Espacial
Franja
barrida
Resolución
Temporal
(µm)
XS 1
0.50 - 0.59
10 m
60 km
26 días
XS 2
0.61 - 0.68
10 m
60 km
26 días
XS 3
0.78 - 0.89
10 m
60 km
26 días
XS 4 (SWIR)
1.58 - 1.75
20 m
60 km
26 días
Pancromático
0.49 - 0.69
5m
60 km
26 días
HRS
0.49 - 0.69
10 m
120 km
26 días
0.43 - 0.47
1000 m
2250 km
diaria
0.61 - 0.68
1000 m
2250 km
diaria
0.78 - 0.89
1000 m
2250 km
diaria
1.58 - 1.75
1000 m
2250 km
diaria
Instrumento
VEGETATION 2
El ancho de faja monitoreada es de 60 km.; presenta la posibilidad de variar su
campo de visión, operando a través de sus miras laterales, hasta 27º a ambos lados del nadir.
23
Este hecho facilita la observación de la misma zona en órbitas sucesivas; los sensores pueden
enfocar cualquier punto situado dentro de un rango de 475 km, a ambos lados del nadir,
incrementando de este modo su capacidad de revisita, la cual varía de acuerdo a la latitud;
por ejemplo, a una latitud de 45º y a un ángulo de más o menos 30º se pueden adquirir
imágenes de un área de interés once veces, durante el ciclo de la órbita (26 días), eso significa
que un mismo satélite puede observar el mismo punto de la superficie de la tierra 154 veces
en un año. Las miras laterales permiten obtener pares de imágenes estereoscópicas de una
misma vista; estas imágenes son tomadas bajo ángulos diferentes durante las sucesivas
revoluciones orbitales del satélite. (Figura 4. 4 y 4.5)
Figura 4.4: Satélites SPOT operando con mira vertical y / o lateral
(Fuente SPOT Image)
Figura 4.5: Miras vertical y lateral adquiriendo imágenes sobre el terreno
(Fuente SPOT Image)
24
4.2 .- MISIONES FUTURAS: SPOT 6 y 7
SPOT 6 y SPOT 7 forman una constelación de satélites de observación de la Tierra
diseñada para garantizar la continuidad de la disponibilidad de los datos de alta resolución y
campo amplio hasta el año 2023 (Tabla 4.4). Incorporan las innovaciones tecnológicas y
operativas con las que cuenta la constelación Pléiades. La fechas de lanzamiento previstas:
son 2012 y 2013 (Figura 4.6)
Figura 4.6: Constelación de los satélites SPOT 6 y 7
Tabla 4.4: Características de los Satélites SPOT 6 y 7
Sensor
HRVIR
Resolución
Espectral
Resolución
Espacial
Franja
barrida
(µm)
XS 1
0.455 – 0.525
6m
60 km
XS 2
0.530 – 0.590
6m
60 km
XS 3
0.625 - 0.695
6m
60 km
XS 4
0.760 – 0.890
6m
60 km
Pancromático
0.455 - 0.745
1.5 m
60 km
Esta misión ofrece la posibilidad de obtener productos avanzados: 1) mosaicos, a
partir de la adquisición de bi-segmentos de 120km x 120km o tri-segmentos 60km x 180km
en un solo pasaje y 2) Estéreo: a partir de la adquisición de escenas de 60km x 60km en
biestéreo y/o triestéreo que permitirán la generación de Modelos Digitales de Elevación
(MDE).
Spot Image, filial de Astrium, aporta la inversión total de la misión y es la propietaria
de los datos y de todo el sistema (satélites y segmentos de suelo). También es responsable de
25
la explotación de la constelación. Es la primera, vez en el sector de la Observación de la
Tierra, que todos los costos de desarrollo de un sistema de este tipo son financiados por una
sociedad privada.
5.- PROGRAMA IRS
Siguiendo la exitosa demostración de los vuelos de Bhaskara 1 y Bhaskara 2, puestos
en órbita en 1979 y 1981, respectivamente, la Agencia Espacial de la India inicia el desarrollo
de un programa orientado a la evaluación de los recursos terrestres, el Indian Remote Sensing
Satellite (IRS), este Programa es el principal sostén del Sistema Nacional de Manejo de
Recursos Naturales (NNRMS), siendo el Departamento del Espacio (DOS) la agencia nodal,
que proporciona servicios operacionales de datos teledetectados. Los datos de los satélites IRS
son recibidos y diseminados en varios países, a lo largo de todo el mundo.
Los primeros dos satélites de la Serie IRS, el IRS 1-A, puesto en órbita en marzo de
1988 y el IRS 1-B, puesto en órbita en agosto de 1991, estuvieron en funcionamiento hasta
1991 y 1999 respectivamente. Presentan una plataforma cuadrangular de aproximadamente
1.m x 1.5 m x 1.6 m, con un peso de 975 kg.; describen una órbita polar, circular, con una
inclinación de 99°, a una altitud de 905 km de la superficie terrestre. (Figura 5.1)
Figura 5.1: Configuración del satélite IRS (Fuente Engesat)
Los sistemas sensores fueron diseñados con una tecnología similar a la del SPOT,
basada en exploradores de empuje; posee dos sensores denominados Linear Imaging Self
Scanning (LISS), que trabajan en cuatro bandas espectrales, entre 0.45 y 0.86 µm. El LISS-I
monitorea una faja de 148 km. con una resolución espacial de 72.5 metros, mientras que el
LISS-II, con una resolución de 36.25 metros, monitorea 74 km., pero si trabajan las dos
cámaras juntas cubre un área de 145 km de lado, con una superposición de 3 km. (Tabla 5.1)
En diciembre de 1995 es lanzado el IRS-1C y en setiembre de 1997 el IRS-1D; ambos
satélites son idénticos en cuanto a su configuración, incorporan una banda en el infrarrojo
medio de onda corta y una cámara pancromática de alta resolución espacial, de 5.8 metros;
merece destacarse que para principios de 1998 la resolución espacial que presentaba esta
cámara pancromática era la mejor que podía presentar cualquier satélite civil de recursos
terrestres; los IRS 1C y 1D estaban también equipados con un sensor de observación regional
Wide Field Sensor (WIFS), que cubría una franja de 770 km, operando en dos bandas
espectrales, una en el rojo y otra en el infrarrojo cercano, con una resolución espacial de 188m
(Tabla 5.2)
26
Tabla 5.1: Características de los sensores LISS-I y LISS-II
Sensor
LISS I
Linear
Imaging SelfScanning
Sensor I
LISS II
Linear
Imaging SelfScanning
Sensor II
Resolución
Espectral
(µm)
Resolución
espacial
Franja
barrida
Resolución
Temporal
0.45 - 0.52
72.5 m
148 km
22 días
0.52 - 0.59
72.5 m
148 km
22 días
0.62 - 0.68
72.5 m
148 km
22 días
0.77 - 0.86
72.5 m
148 km
22 días
0.45 - 0.52
36.25 m
74 km
22 días
0.52 - 0.59
36.25 m
74 km
22 días
0.62 - 0.68
36.25 m
74 km
22 días
0.77 - 0.86
36.25 m
74 km
22 días
Tabla 5.2: Características de los sensores LISS-III, PAN y WIFS
Sensor
LISS III
Linear
Imaging Selfscanning
Sensor III
PAN
Sensor
Pancromático
WiFS
Wide Field
Scanner
Resolución
Resolución
Espectral
Espacial
(µm)
Franja
barrida
Resolución
Temporal
0.52 - 0.59
23.5 m
142 km
24 días
0.62 - 0.68
23.5 m
142 km
24 días
0.77 - 0.86
23.5 m
142 km
24 días
1.55 - 1.75
70.5 m
148 km
24 días
0.50 - 0.90
5.8 m
70.5 km
5 días
0.62 - 0.68
188 m
770 km
5 días
0.77 - 0.86
188 m
770 km
5 días
Tabla 5.2: Características de los sensores LISS-III, PAN y WIFS
La Agencia Espacial India también es responsable del desarrollo y operación del
satélite IRS-P4 (OCEANSAT-1), el cual fue lanzado en mayo de 1999; dispone de un sensor
con ocho bandas espectrales específicamente diseñadas para captar información sobre
parámetros físicos y biológicos del océano, Ocean Colour Monitor (OCM), con una
resolución espacial de 360 x 236 metros.
27
El OCM es una cámara de estado sólido que recoge datos sobre la concentración de
clorofila, supervisa floraciones de fitoplancton y obtiene datos sobre los aerosoles
atmosféricos y los sedimentos suspendidos en el agua. Lleva también a bordo un radiómetro
de microondas, (Multifrequency Scanning Microwave Radiometer, MSMR), el cual funciona
en cuatro frecuencias de microondas con polarización vertical y horizontal, se utiliza para
recoger datos sobre la temperatura superficial del mar, la velocidad del viento y el contenido
del vapor de agua en la atmósfera sobre el océano. (Tabla 5.3)
Tabla 5.3: Características de los sensores OCM y MSMR del IRS-P4 (OCEANSAT-1)
Ocean Colour Monitor OCM
Franja barrida
Resolución Espacial
Resolución Espectral
1420 km
360 m
8 bandas(entre 0.400 a 0.885 µm)
Multi-frequency Scanning Microwave
Radiometer MSMR
Frecuencia central
Franja barrida
6.6 - 10.65 - 18.0 y 21.0 GHz
1360 km
El 17 de octubre de 2003 esta Agencia Espacial pone en órbita el satélite IRS–P6,
Resourcesat-1, satélite que asegura la continuidad de las misiones IRS-1C e IRS 1D. (Figura
5.2). Introduce como mejoras una resolución en modo multiespectral de 5.8 metros y una
banda en el infrarrojo medio de onda corta de 23 metros de resolución; los datos del
Advanced Wide Field Sensor (AWIFS), pasan de 188 a 60 metros (Tabla 5.4). En abril de
2011, se incorpora el RESOURCESAT-2, como continuación de la misión RESOURCESA-1;
esta misión introduce cambios importantes, tales como mejora de la franja de barrido de la
LISS-4 de 23 km a 70 km y una precisión radiométrica mejorada de 7 bits a 10 bits para
LISS-3 y LISS 4 y de 10 bits a 12 bits para AWiFS. RESOURCESAT-2 también lleva una
carga adicional conocida como AIS (Automatic Identification System) provista por COM
DEV International Ltd. de Canadá, como una carga útil experimental para la vigilancia de
buques, para obtener posición, velocidad y otra información acerca de los barcos.
Figura 5.2: Configuración del satélite IRS –P6 Resourcesat-1
(Fuente Gunter’s Space page)
28
Tabla 5.4: Características de los sensores LISS-III, LISS-IV y AWIFS
LISS-IV
LISS-III
AWiFS
Pancromático Multiespectral
5.8 m
5.8 m
5.8 m
5.8 m
23.5 m
23.5 m
23.5 m
23.5 m
Franja barrida
70 km
23.9 km
140 km
700 km
Resolución
Radiométrica
7 bit
7 bit
7 bit
10 bit
0.62-0.68
0.52 - 0.59
0.62 - 0.68
0.77 - 0.86
0.52 - 0.59
0.62 - 0.68
0.77 - 0.86
1.55 - 1.70
0.52 - 0.59
0.62 - 0.68
0.77 - 0.86
1.55 - 1.70
Resolución
espacial
Resolución
espectral
(µm)
Banda 1
Banda 2
Banda 3
Banda 4
Banda 1
Banda 2
Banda 3
Banda 4
60 m
60 m
60 m
60 m
/ 70 m
/ 70 m
/ 70 m
/ 70 m
6. - PROGRAMA CBERS
En julio de 1988 se establece un Programa de Cooperación entre China y Brasil con el
objetivo de desarrollar dos satélites de observación de la tierra. Este Programa fue concebido
como un modelo de cooperación horizontal y de intercambio entre países en desarrollo.
El Programa CBERS (China-Brazil Earth Resources Satellite; Satélite Chino-Brasilero
de Recursos Terrestres) tiene tres satélites de observación de la tierra en órbita, el CBERS 1,
lanzado en octubre de 1999, el CBERS 2 puesto en órbita en octubre de 2003 y el CBERS 2B,
puesto en órbita en setiembre de 2007. Los tres fueron lanzados mediante cohetes chinos, de
la Serie “Longa Marcha” desde la base de lanzamiento de Shnxi e Taiyuan, en China. El
CBERS es un satélite cuyas dimensiones, con los paneles solares desplegados es de 2.0 m x
8.3 m x 3.3 m; describe una órbita polar, heliosincrónica, con una inclinación de 98,5 º, a una
altura de 778 km de la superficie terrestre. (Figura 6.1)
Figura 6.1: Configuración del satélite CBERS (Fuente INPE)
29
La característica singular de los satélites CBERS es la carga útil que poseen, con
diferentes resoluciones espaciales, que pueden cubrir el planeta con variadas frecuencias
temporales. Lleva a bordo tres sistemas ópticos: un sensor de observación regional, Wide
Field Imager (WFI), una cámara CCD, High Resolution Camera, de alta resolución espacial y
un barredor multiespectral infrarrojo Infrared Multispectral Scanner (IR –MSS). La cámara de
observación regional (WFI) cubre una franja de 890 km, dando una visión sinóptica de la
tierra, con una resolución espacial de 260 metros y una resolución temporal inferior a 5 días.
El IR-MSS y la Cámara CCD registran datos en una franja más estrecha, 120 km, pero con
una alta resolución espacial; esta última cámara tiene capacidad de obtener datos con un
ángulo ± 32º, aumentando de este modo la frecuencia de observaciones y posibilitando la
obtención de imágenes estereoscópicas. El barredor IR-MSS, estuvo presente en CBERS 1 y
2; en el CBERS 2B fue sustituido por una Cámara Pancromática de Alta Resolución (HRC)
Considerando que la franja de barrido es de 27 km., para cubrir con esta cámara los 113 km
que cubre la Cámara CCD, serán necesarios cinco ciclos de 26 días. (Tabla 6.1)
Tabla 6.1: Características de los sensores a bordo del satélite CBERS 1 y 2
Sensor
Resolución
Espectral
Resolución
Espacial
Franja
barrida
Resolución
Temporal
0.51 - 0.73 (P)
20 m
113km
26 / 3 días
0.45 - 0.52
20 m
113 km
26 / 3 días
0.52 - 0.59
20 m
113 km
26 / 3 días
0.63 - 0.69
20 m
113 km
26 / 3 días
0.77 - 0.89
20 m
113 km
26 / 3 días
0.50 - 1.10 (P)
80 m
120 km
26 días
1.55 - 1.75
80 m
120 km
26 días
2.08 - 2.35
80 m
120 km
26 días
10.40 - 12.50
160 m
120 km
26 días
260 m
890 km
5 días
2.7 m
27 km
130 días
(µm)
High
Resolution
Camera (CCD)
Infrared
Multispectral
Scanner
(IR –MSS)
Wide Field
Imager (WFI)
High
Resolution
Panchromatic
Camera (HRC)
0.63 - 0.69
0.77 - 0.89
0.50 - 0.80
30
Además de la carga útil para la obtención de imágenes, el satélite porta un Sistema de
Colecta de Datos (Data Collection System, DCS), para la retransmisión de datos ambientales
obtenidos desde plataformas y un monitor de ambiente espacial, (Space Environment
Monitor, SEM) para la detección de radiación de alta energía en el espacio y un grabador de
cintas de alta densidad experimental, para la grabación de imágenes a bordo.
6.2 .- MISIONES FUTURAS: CBERS 3 y 4
En noviembre de 2002, los gobiernos de Brasil y China, con el fin de dar continuidad
al Programa CBERS, firman un acuerdo para el desarrollo y lanzamiento de dos satélites
CBERS-3 y 4. En esta etapa de cooperación la participación brasilera se amplia al 50%, lo
que eleva o Brasil a la condición de igualdad con plena con China.
Se prevé el lanzamiento de CBERS-3 para fines del año 2012 y CBERS-4 para el año
2014. Los satélites CBERS-3 y 4 representan una evolución en relación a los CBERS-1, 2 y
2B. CBERS-3 y 4, portarán una carga útil de cuatro cámaras: Cámara PanMux - PANMUX,
Cámara Multi Espectral - MUXCAM, Barredor de Resolución Media - IRSCAM y Cámara
Imageadora de Amplio Campo de Vista – WFICAM (Tabla 6.2); observándose también
mejoras en las características geométricas y radiométricas. La órbita de estos dos satélites será
la misma que la de los CBERS-1, 2 y 2B, o sea, estará a una altitud de 778 km, con una
inclinación de 98,5º. (Figura 6.2)
Figura 6.2: Configuración satélites CBERS 3 y 4 (Fuente INPE)
31
Tabla 6.2: Características de los sensores a bordo del satélite CBERS 3 y 4
Sensor
Resolución
Espectral
Resolución
Espacial
Franja
barrida
Resolución
Temporal
0.51 - 0.85 (P)
5m
60 km
5 días
0.52 – 0.59
10 m
60km
5 días
0.63 - 0.69
10 m
60 km
5 días
0.77 - 0.89
10 m
60 km
5 días
0.45 – 0.52
20 m
120 km
26 días
0.52 – 0.59
20 m
120 km
26 días
0.63 – 0.69
20 m
120 km
26 días
0.77 – 0.89
20 m
120 km
26 días
0.50 – 0.90
40 m
120 km
26 días
1.55 – 1.75
40 m
120 km
26 días
2.08 – 2.35
40 m
120 km
26 días
10.4 – 12.5
80 m
120 km
26 días
0.45 -0.52
64 m
866 km
5 días
0.52 – 0.59
64 m
866 km
5 días
0.63 – 0.69
64 m
866 km
5 días
0.77 – 0.89
64 m
866 km
5 días
(µm)
Cámara PanMux
– (PANMUX)
Cámara Multi
Espectral –
(MUXCAM
Barredor de
Resolución
Media
(IRSCAM)
Cámara
Imageadora de
Campo Amplio
WFICAM
7.- PROGRAMA TERRA
El satélite Terra forma parte del programa más importante de observación de la tierra,
de la NASA el Earth Observing System (EOS); fue lanzado el 18 de diciembre de 1999 y
comenzó a ser operacional a principios de febrero del 2000. El objetivo principal de esta
misión es adquirir datos que puedan incrementar y mejorar nuestros conocimientos sobre la
dinámica atmosférica global y sobre la interacción tierra, océano y atmósfera.
32
El Terra, satélite cuyo peso sobrepasa las 5 toneladas, describe una órbita polar,
heliosincrónica a 705 km de la superficie terrestre, con una inclinación de 98,2º; posee una
carga útil que incluye cinco sensores: ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and
Reflection Radiometer), CERES (Clouds and the Earth’s Radiant Energy System), MISR
(Multi-Angle Imaging Spectroradiometer), MODIS (Moderate Resolution Imaging
Spectroradiometer) y MOPITT (Measurements of Pollution in the Troposphere). (Figura 7.1)
Figura 7.1: Configuración del satélite Terra (Fuente www.sagan-gea.org)
7.1.- CARACTERÍSTICAS DE LOS SENSORES
El ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer)
Este sensor fue construido por Japón y es el sensor del satélite Terra que obtiene imágenes de
mayor resolución espacial; opera en las regiones espectrales del visible, infrarrojo cercano,
infrarrojo medio de onda corta (SWIR) e infrarrojo térmico. El Instrumento ASTER
comprende tres subsistemas de telescopios: 1) Visible and Near Infrared, (VNIR), registra
datos en tres bandas espectrales en la región del visible e infrarrojo cercano; es especialmente
útil para interpretaciones topográficas debido a que la banda del infrarrojo cercano permite
cubrimiento estéreo a lo largo de la órbita, con vistas nadir (banda 3N) y posterior (3B), con
una resolución espacial de 15 m; 2) Short Wide Infrared, (SWIR), cuenta con seis bandas
espectrales en la región del infrarrojo medio de onda corta y resolución espacial de 30 m y 3)
Thermal Infrared, (TIR), obtiene datos en cinco bandas espectrales en la región del infrarrojo
térmico, con resolución espacial de 90 m; este instrumento opera por un tiempo limitado a lo
largo de la órbita; la configuración completa obtiene datos con un promedio de 8 minutos por
órbita. (Tabla 7.1).
33
Tabla 7.1: Características de los subsistemas del ASTER
Resolución
Espectral
VNIR
0.52 - 0.60 µm
(Nadir)
0.63 - 0.69 µm
(Nadir)
0.76 - 0.86 µm
(Nadir)
0.76 - 0.86 µm
(Atrás)
SWIR
TIR
1.600 - 1.700 µm
8.125 - 8.475 µm
2.145 - 2.185 µm
8.475 - 8.825 µm
2.185 - 2.225 µm
8.925 - 9.275 µm
2.235 - 2.285 µm
10.25 - 10.95 µm
2.295 - 2.365 µm
10.95 - 11.65 µm
2.360 - 2.430 µm
Resolución Espacial
Franja barrida
15 m
30 m
90 m
60 Km
60 Km
60 Km
El CERES (Clouds and the Earth’s Radiant Energy System)
Es un sensor diseñado para medir el balance de radiación global terrestre; provee
información sobre las propiedades de las nubes, tales como altura, espesor, tipo, cantidad y
tamaño de partículas; los parámetros que estima este sensor pueden integrarse en modelos de
predicción climática y ayudan a comprender el fenómeno de calentamiento global del planeta.
Este sensor opera en tres bandas, VIS, que mide la radiación del visible, TIR, mide la
radiación del infrarrojo lejano y una tercera banda que registra el flujo completo de radiación
entre 0.3 a 100 µm. El Terra tiene dos equipos idénticos, que funcionan simultáneamente,
con dos ángulos de barrido distintos, (perpendicular a la traza y circular), que posibilitan
obtener perfiles verticales de la atmósfera
El MISR (Multi-Angle Imaging Spectroradiometer)
El MISR toma imágenes de la tierra en nueve ángulos distintos (0; 26.1; 45.6; 60 y
70.5 grados), en forma simultánea, desde el nadir hasta 70º, hacia adelante y hacia atrás de la
órbita. Las nueve cámaras operan en cuatro bandas espectrales centradas en el azul (0.443
µm), verde (0.555 µm), rojo (0.670 µm) e infrarrojo cercano (0.865 µm); las bandas del rojo e
infrarrojo cercano proveen información sobre la cobertura vegetal; estas dos bandas son
también útiles para el estudio de los aerosoles marinos; la banda del azul provee información
sobre la distribución del tamaño de los aerosoles. Estas características del MISR permiten
realizar estudios sobre la cantidad y tipo de aerosoles atmosféricos, tanto naturales como los
producidos por la actividad del hombre; cantidad, tipo y altura de las nubes y la distribución
de las cubiertas terrestres.
Presenta una resolución espacial variable, esta depende del ángulo de observación; en
el nadir es de 250 metros y fuera de éste es de 275 metros; barre una franja de 360 km.,
tomando datos durante la parte iluminada de la órbita, lo que le permite monitorear toda la
superficie terrestre en 9 días.
34
MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)
El MODIS es el instrumento dominante a bordo del satélite Terra; fue el primer sensor
con capacidad hiperespectral puesto en órbita; adquiere imágenes en 36 bandas espectrales,
localizadas entre 0.4 y 14 µm, con diferentes resoluciones espaciales, con una frecuencia
temporal de 1-2 días. Las 2 primeras bandas: rojo e infrarrojo cercano, presentan una
resolución espacial de 250 metros, las 5 siguientes: azul, verde, infrarrojo cercano e infrarrojo
medio de onda corta tienen una resolución de 500 metros, siendo ésta de 1000 metros para las
29 bandas restantes. (Tabla 7.2). Tiene un ancho de barrido de 2330 km y provee imágenes,
de alta resolución radiométrica (11 bits), de la radiación reflejada diurna y de la emisión
térmica diurna y nocturna. Opera continuamente durante el día y la noche; durante el día toma
datos en todas las bandas y en la noche sólo las correspondientes al térmico.
Las aplicaciones del MODIS son muy diversas incluyen entre otras: evaluación de
temperatura superficial de la tierra y los océanos, monitoreo de incendios, estudios del color
del océano, cartografía de vegetación global y detección de cambios, características de las
nubes, concentración de aerosoles, etc.
Tabla 7.2: Características espectrales y espaciales del sensor MODIS
Uso
Banda
Rango
Espectral (µm)
Uso
Banda
Rango
Espectral
(µm)
Tierra/Nubes
Limites
1
0.620 - 0.670
Superficie/ Nubes
Temperatura
20
3.660 - 3.840
2
0.841- 0.876
21
3.929 - 3.989
3
0.459 - 0.479
22
3.929 - 3.989
4
0.545 - 0.565
23
4.020 - 4.080
24
4.433 - 4.498
25
26
4.482 - 4.549
1.360 - 1.390
Tierra/Nubes
Propiedades
Color del
Océano/
Fitoplancton/
Bioquímica
Vapor de
Agua
Atmosférico
Temperatura
Atmosférica
5
1.230 - 1.250
6
7
1.628 - 1.652
2.105 - 2.155
8
0.405 - 0.420
27
6.535 - 6.895
9
10
11
0.438 - 0.448
0.483 - 0.493
0.526 - 0.536
28
29
30
7.175 - 7.475
8.400 - 8.700
9.580 - 9.880
12
0.546 - 0.556
31
10.780 - 11.280
13
0.662 - 0.672
32
11.770 - 12.270
14
0.673 - 0.683
33
13.185 - 13.485
15
0.743 - 0.753
34
13.485 - 13.785
16
0.862 - 0.877
35
13.785 - 14.085
17
0.890 - 0.920
36
14.085 - 14.385
18
19
0.931 - 0.941
0.915 - 0.965
Nubes Cirrus
Vapor de agua
Ozono
Superficie/ Nubes
Temperatura
Altitud de Nubes
35
MOPITT (Measurements of Pollution in the Troposphere)
El MOPITT es un instrumento diseñado para aumentar nuestro conocimiento sobre las
condiciones de la atmósfera baja, en particular observar su interacción con la superficie
terrestre y oceánica. Su propósito es estudiar la distribución, transporte, fuentes y sumideros
de monóxido de carbono y metano en la troposfera.
MOPITT es un radiómetro que tiene un ancho de barrido de 640 km. y una resolución en el
nadir de 22 km. Utiliza correlación espectroscópica de gases para medir radiación infrarroja
reflejada y emitida desde la tierra, en tres bandas espectrales, localizadas en el infrarrojo
medio, de absorción del monóxido de carbono y de metano
El instrumento adquiere datos en forma continua, tanto de día como de noche. Se
calibra utilizando un cuerpo negro situado a bordo y enfocando el espacio durante cada
barrido normal. Una vez al mes se realiza una calibración más cuidadosa utilizando una
mayor temperatura del cuerpo negro.
Los datos del MOPITT permiten: medir y modelar las concentraciones de metano y
monóxido de carbono en la tropósfera; obtener perfiles de monóxido de carbono, con una
resolución horizontal de 22 km y vertical de 3 km., con una precisión del 10 %; medir la
columna de metano en la tropósfera con una resolución de 22 Km; generar mapas globales de
distribución de metano y monóxido de carbono.
8.- SATÉLITES ARGENTINOS
8.1.- SATÉLITE SAC – C
El SAC-C es el primer satélite argentino de observación de la Tierra, diseñado para el
estudio de ecosistemas terrestres y marinos, el monitoreo de la temperatura y contenido de
vapor de agua de la atmósfera, la medición del campo magnético terrestre, estudios de la
estructura y dinámica de la atmósfera e ionósfera y la determinación de componentes de onda
larga del campo gravitatorio terrestre.
Fue puesto en órbita el día 21 de noviembre de 2000; el lanzamiento se llevó a cabo
desde la Base Aérea de Vandenberg, California, EEUU, por un cohete Delta 2-7320 provisto
por la NASA. La trayectoria que describe la orbita es circular, cuasi polar, heliosincrónica, a
una altitud de 707 km. (Figura 8.1).
La carga útil del SAC-C incluye tres cámaras de teleobservación: Cámara
Multiespectral de Resolución Media (MMRS), Cámara Pancromática de Alta Resolución
(HRTC) y Cámara de Alta Sensibilidad (HSTC) y seis instrumentos científicos: un
experimento de reflección pasiva y ocultación de los satélites GPS (GPS Occultation and
Passive Reflection Experiment – GOLPE) provisto por NASA para medir el campo
gravitatorio terrestre y mapear los perfiles de temperatura y humedad de la atmósfera; un
conjunto de magnetómetros para mediciones escalares y vectoriales del campo magnético
terrestre (Magnetic Mapping Payload – MMP), desarrollado y construido por un consorcio
formado por NASA/JPL y el Danish Space Research Institute (DSRI); un instrumento francés
para determinar el efecto de partículas de alta energía en componentes electrónicos de última
generación (Influence of Space Radiation on Advanced Components - ICARE); dos
instrumentos provistos por Italia, un instrumento experimental de navegación que permite
conocer la altitud del SAC-C y su actitud en órbita (Italian Star Tracker - IST) y un
36
instrumento experimental de navegación que no trabaja con las estrellas, sino con la red
mundial de satélites de posicionamiento global (Italian Navigation Experiment - INES) y un
sistema de recolección de datos ambientales para obtener información de estaciones
automáticas distribuídas en todo el país (Data Collection System – DCS)
Figura 8.1: Satélite argentino SAC-C
Cámara Multiespectral de Resolución Media (MMRS): El MMRS es un barredor
electrónico que registra información en una franja de 350 km, en cinco bandas del espectro
electromagnético; posee dos modos de operación, uno normal cuya resolución espacial es de
175 metros y los datos son recibidos en la Estación Terrena de Córdoba y un modo de baja
resolución espacial, cuyo píxel es de 350 metros y permite que estaciones receptoras mucho
más sencillas adquieran las imágenes en tiempo real. Las bandas espectrales fueron definidas
en función de requerimientos relacionados con las aplicaciones de uso de la tierra,
agricultura, medio ambiente, silvicultura, hidrología, oceanografía, mineralogía y geología,
desertificación, contaminación y el monitoreo de catástrofes.
Por tratarse de un barredor tipo "Push Broom", MMRS tiene un ancho de barrido
constante de 360 km. El largo de la imagen depende solamente de los instantes de inicio y fin
de la toma, estando éstos limitados solamente por la capacidad del grabador a bordo, para el
caso de imágenes almacenadas; para la transmisión en tiempo real, la limitación está dada por
el tiempo que el satélite se mantenga en visibilidad del segmento terreno, que en el caso de la
Estación Terrena Córdoba corresponde a un radio de aproximadamente 2700 km centrado en
Córdoba.
Cámara Pancromática de Alta Resolución (HRTC): La HRTC es una cámara
pancromática con una resolución de 35 metros en el terreno. Registra información espectral
en un rango comprendido entre 0.40 y 0.900 µm. Esta cámara tiene un solo modo operativo.
Registra las imágenes en su propia memoria central de 96 Mbytes de capacidad. El tamaño de
la imagen es de 90 km x 1150 km. (Tabla 8.1)
37
Tabla 8.1: Características espectrales y espaciales de las cámaras MMRS y
HRTC del SAC-C
MMRS
HRTC
175 m
175 m
175 m
175 m
175 m
35 m
35 m
35 m
35 m
35 m
Franja barrida
350 km
90 km
Resolución
radiométrica
8 bit
8 bit
0.48 - 0.50
0.54 - 0.56
0.63 - 0.69
0.79 - 0.83
1.55 - 1.70
0.40 - 0.90
Resolución
espacial
Resolución
espectral
(µm)
Banda 1
Banda 2
Banda 3
Banda 4
Banda 5
Banda 1
Banda 2
Banda 3
Banda 4
Banda 5
Cámara de Alta Sensibilidad (HSTC): es una cámara que trabaja en modo pancromático, en
un intervalo espectral comprendido entre 0.45 y 0.85 µm. Esta cámara fue diseñada para
realizar estudios de la intensidad luminosa de áreas pobladas, tormentas eléctricas, fuegos en
zonas forestales, evolución y dinámica de auroras polares. Opera durante las pasadas
nocturnas, aproximadamente a las 22.30 horas, y tiene capacidad de almacenar los datos.
8.2.- SATÉLITE SAC-D AQUARIUS
El SAC-D Aquarius se desarrolló en el marco de un programa de cooperación entre la
Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE), el Goddard Space Flight Center
(GSFC) y el Jet Propulsion Laboratory (JPL), estos dos últimos pertenecientes a la NASA. La
misión fue concebida principalmente para contribuir a una mejor comprensión de las
interacciones entre la circulación oceánica, el ciclo global del agua y el clima de la Tierra a
través de mediciones globales de la salinidad oceánica. También permite estudiar la relación
entre la humedad del suelo, las variables climáticas y el monitoreo y alerta temprano de
desastres naturales.
Fue puesto en órbita el 10 de junio de 2011; el lanzamiento se llevó a cabo desde la
Base Aérea de Vandenberg, California, EEUU, por un cohete Delta 2-7320 provisto por la
NASA. La trayectoria que describe la orbita es circular, cuasi polar, heliosincrónica, a una
altitud de 657 km. (Figura 8.2)
38
Figura 8.2: Satélite argentino SAC-D Aquarius
El SAC-D Aquarius porta los siguientes instrumentos:
Aquarius: instrumento provisto por NASA, diseñado para medir la Salinidad Superficial del
Mar (SSS) y proveer mapas globales de SSS para zonas libres de hielo y mediciones de
humedad del suelo sobre áreas seleccionadas. Es un sensor activo/pasivo de microondas en
banda L constituido por un radiómetro (1.413 GHz) y un escaterómetro (1.2 GHz).
Radiómetro de Microondas (MWR): instrumento provisto por CONAE (Argentina): para
medir la velocidad superficial del viento, vapor de agua y contenido de agua en las nubes
sobre los océanos y concentración de hielo marino a fin de proveer importantes parámetros
geofísicos aplicados a pronósticos climáticos e hidrológicos para estudios regionales; y
contribuir a la determinación de la SSS obtenida por Aquarius. Este radiómetro operará en las
frecuencias de 23.8 GHz y 36.5 GHz (banda Ka).
New IR Sensor Technology (NIRST), provisto por CONAE (Argentina) con la participación
de Canadian Space Agency (CSA): para determinar Eventos de Alta Temperatura (HTE)
sobre el suelo (incendios y eventos volcánicos), medir sus parámetros físicos (energía
liberada, temperatura, ubicación de puntos calientes, etc.) y medir la Temperatura Superficial
del Mar (SST) sobre la costa oriental de Sudamérica y otras áreas seleccionadas. También la
SST podrá emplearse para un ajuste más fino de la determinación de la SSS obtenida por el
Aquarius. Este instrumento operará en las siguientes bandas: 3.8, 10.85 y 11.85 μm.
Cámara de Alta Sensibilidad (HSC), provista por CONAE (Argentina): para estudios de
auroras, intensidad de luces urbanas, vigilancia, detección de incendios y cobertura de nieve.
Esta cámara operará entre 490-610 nm.
Sistema de Recepción y Transmisión de Datos Meteorológicos/Ambientales (DCS),
provisto por CONAE (Argentina): para recibir datos meteorológicos y ambientales generados
por sistemas de mediciones en tierra para la posterior retransmisión a la Estación Terrena de
Córdoba y a los usuarios vía Internet.
La plataforma del SAC-D/Aquarius incluye además un Paquete de Demostración Tecnológica
(TDP) provisto por CONAE para mejorar las futuras misiones, junto con los siguientes
instrumentos de terceros:
39
Radio Occultation Sounder for Atmosphere (ROSA), provisto por la Agencia Espacial
Italian (ASI): para medir perfiles atmosféricos (tropósfera y estratósfera) de temperatura,
humedad y presión, así como perfiles ionosféricos a la altitud del SAC-D usando la técnica de
medición de radio-ocultación de GPS. Los datos del ROSA pueden ser usados principalmente
para aplicaciones en climatología y meteorología.
CARMEN (ICARE/ SODAD): provisto por el Centro Nacional de Estudios Espaciales
(CNES), de Francia: para estudiar la influencia de radiación cósmica sobre componentes
electrónicos avanzados y el comportamiento de micropartículas y basura espaciales.
9.- PROGRAMA MILENIO NUEVO EO-1
En el año 1996 la NASA presenta el Programa Milenio Nuevo (New Millennium
Program/NMP), programa diseñado para desarrollar nuevas tecnologías y en algunos casos
mejorar tecnologías ya existentes. En virtud de los éxitos logrados en las diversas misiones de
observación de la tierra, tal como el Landsat, SPOT, entre otros, surge la necesidad de ajustar
las nuevas misiones a los requerimientos del próximo siglo, orientando el desarrollo de
nuevos satélites a versiones prácticas, dinámicas y versátiles, en función de presupuestos
mínimos.
En el marco de este Programa surge el satélite Observador Terrestre-1 (Earth
Observing-1,EO-1), creado con la más reciente tecnología de sistemas espaciales. Este satélite
utiliza tecnología que contribuirá a reducir el costo de misiones futuras de los satélites
Landsat. El EO-1 fue lanzado desde la base aérea militar de Vandenberg, California en
noviembre de 2000, conjuntamente con el satélite argentino SAC-C; describe una órbita
circular, heliosincrónica a una altitud de 712 km, con una inclinación de 98.2º. Porta tres
instrumentos sensores: 1) Captor de Imágenes Terrestres (Advanced Land Imager, ALI), 2)
Hyperion Imaging Spectrometer, (HIS), y el Linear Imaging Spectrometer Array/Atmospheric
Corrector (LEISA/AC. (Figura 9.1)
Advanced Land Imager (ALI)
El instrumento ALI fue creado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y los
Laboratorios Lincoln (Massachusetts Institute of Technology/Lincoln Laboratory, MIT/LL)
bajo la administración del Centro de Vuelos Espaciales Goddard (Goddard Space Flight
Center, GSFC), de la NASA. Obtiene imágenes de la superficie terrestre, en una franja de 37
km., con una resolución espacial de 10 y 30 metros, en la banda pancromática y en el modo
multiespectral, respectivamente. Cubre siete de las ocho bandas existentes en el
Landsat/ETM+. (Tabla 9.1)
Con este satélite se pretende validar tecnología que permita reducir los costos de las
misiones futuras del Programa Landsat, incorporando plataformas de peso mucho menor; en
el caso del EO-1, su peso es la cuarta parte del satélite Landsat
Hyperion Imaging Spectrometer (HIS)
El Hyperion provee información acerca de la observación terrestre que permite
mejorar la caracterización espectral de la superficie en cientos de bandas espectrales. Cuenta
con 220 bandas que le permiten obtener mapas de alta precisión radiométrica. En el futuro,
una versión del Hyperion desarrollará imágenes de sistemas ecológicos más complejos. Cubre
una franja alrededor del globo terrestre que tiene un ancho de 7.6 km y está alineado para ver
40
parte de la misma superficie, con la misma resolución espacial, 30 metros, que el instrumento
ALI, esto permitirá comparar la información entre estos dos instrumentos. (Tabla 9.1)
Linear Etalon Imaging Spectrometer Array/Atmospheric Corrector
(LEISA/AC)
El instrumento LEISA/AC fue construido por la Dirección de Ingeniería y Tecnología
Aplicada (AETD) del GSFC/NASA; se trata de un conjunto de tecnologías que captura
imágenes hiperespectrales; las imágenes transmitidas por satélites son distorsionadas por los
gases en la atmósfera, el AC aporta información de las cantidades de vapor atmosférico, esto
puede ser usado para remover los efectos de la atmósfera y permite restaurar las imágenes a
su forma original. El Atmospheric Corrector (AC) es un instrumento diminuto, fácil de
instalar y adaptable a diferentes configuraciones en las naves espaciales, para misiones futuras
de observación terrestre; este instrumento es la primera tecnología capaz de ejecutar esta
operación sin demora en el tiempo actual. (Tabla 9.1)
Tabla 9.1: Características de los sensores ALI, Hyperion y LAC del EO-1
Rango espectral
ALI
HYPERION
LAC
0.4 - 2.4 µm
0.4 - 2.5 µm
0.9 - 1.6 µm
30 m
250 m
7.5 km
185 km
Pan 10 m
Resolución espacial
Mult. 30 m
Franja barrida
37 km
10.- SATÉLITES COMERCIALES DE ALTA RESOLUCIÓN
Los satélites comerciales de alta resolución comprenden una nueva generación de
satélites, cuyo desarrollo se encuentra bajo la responsabilidad de empresas privadas, las que
tienen como objetivo ocupar el campo, hasta hace muy poco tiempo, reservado, en forma casi
exclusiva, a la fotografía aérea. Entre estos emprendimientos comerciales podemos citar:
Space Imaging, Digital Globe y Orbimage de Estados Unidos e ImageSat International de
Israel.
10.1.- SATELITE IKONOS
La empresa Space Imaging es propietaria del satélite IKONOS, término de origen
griego cuyo significado es “imagen”. El primer satélite de esta serie fue lanzado en abril de
1999, pero una falla en la maniobra de separación de una parte del cohete (Atenía-II) hace
fracasar la misión. En setiembre de ese mismo año se pone en órbita el IKONOS II, el cual
continúa operando exitosamente hasta el presente
El satélite IKONOS es un satélite relativamente liviano, de unos 720 kilogramos y
oórbita la Tierra cada 98 minutos a una altitud de casi 680 kilómetros en forma sincronizada
con el Sol, pasando sobre un determinado lugar aproximadamente a las 10:30 a.m. hora local.
(Figura 10.1)
41
Figura 10.1: Satélite IKONOS
Las imágenes obtenidas por este satélite presentan como característica sobresaliente
una alta resolución espacial, 1 metro en modo pancromático y 4 metros en modo
multiespectral, obteniendo datos en el rango de 0.45 a 0.90 µm, con una resolución
radiométrica de 11 bits (Tabla 10.1). Esta tecnología, primeramente restringida para
aplicaciones militares, se incorpora a aplicaciones civiles como consecuencia directa de la
liberación tecnológica que se inicia en Estados Unidos en el año 1994, ofreciendo la
posibilidad de abordar estudios que hasta no hace mucho tiempo solo podían llevarse a cabo
mediante el empleo de fotografías aéreas, tal como el caso de catastro de áreas urbanas.
(Figura 10.2)
Tabla 10.1: Características espectrales, espaciales y temporales del IKONOS
Sensores
Pancromático
Multiespectral
1m
4m
Resolución espacial
Bandas espectrales
0.45 - 0.90 µm
Azul
0.45 - 0.52 µm
Verde
0.52 - 0.60 µm
Rojo
0.63 - 069 µm
Infrarrojo
cercano
0.76 - 0.90 µm
Resolución
temporal
Ancho de barrido
3 días
11 km
42
1.5 días
11 km
Figura 10.2: Imagen IKONOS obtenida mediante la fusión de datos de la banda Pan y el
modo multiespectral de un sector del Gran Buenos Aires.
10.2. - SATELITE QUICK-BIRD
La empresa Digital Globe es la responsable de la operación del satélite Quick-bird,
éste fue puesto en orbita en octubre de 2001; circunda la tierra a 450 kilómetros de altura.
(Figura 10.3). Es un satélite único en su tipo permitiendo obtener imágenes con una
resolución espacial en el modo pancromático de 0.70 metros, comparable a una fotografía
aérea a escala 1:4.000 y en el modo multiespectral 2.8 metros. (Figura 10.4) Este satélite
incorpora dos cámaras CCD, una de modo pancromático y una multiespectral que opera en
cuatro bandas del espectro (azul, verde, rojo e infrarrojo cercano). La cuantificación de los
datos de cada píxel se realiza, igual que en el IKONOS en 11 bits. La revisita es de 1-3 días.
(Tabla 10.2)
Figura 10.3: Configuración del satélite Quick-bird
Tabla 10.2: Características del satélite Quick-bird
Sensores
Pancromático
Multiespectral
Resolución espacial
0.70 metros
2.80 metros
Bandas espectrales
0.45 - 0.90 µm
Azul
0.45 - 0.52 µm
Verde
0.52 - 0.60 µm
Rojo
0.63 - 069 µm
Infrarrojo
cercano
0.76 - 0.90 µm
Ancho de barrido
16.5 km
43
16.5 km
Figura 10.4: Imagen de la Torre Eifeld, Paris, obtenida por el Quick-bird
10.3.- SATELITE WORLDVIEW
WorldView 1 y 2 son satélites ópticos de muy alta resolución que pertenecen a la
compañía DigitalGlobe. WorldView-1, se puso en órbita el 18 de septiembre de 2007 y
WorldView-2 el 8 de octubre de 2009. Los dos despegaron a bordo de cohetes Delta 7920
desde la base de la fuerza aérea estadounidense en Vandenberg; ambos describen una órbita
heliosincrónica; WorldView-1 a una altitud de 496 km; posee un sensor pancromático con
una resolución espacial de 0.50 m. WorldView-2 orbita a una altitud de 770 km, y lleva a
bordo un sensor multiespectral que capta imágenes en ocho bandas (Tabla 10.3)
Tabla 10.3: Características del satélite WorldView
Sensores
Pancromático
Resolución espacial
0.46 m
Bandas espectrales
0.45 - 0.80 µm
Multiespectral
1.80 m
Azul
0.400 - 0.450 µm
Azul
0.450- 0.510 µm
Verde
0.510 – 0.580 µm
Rojo
0.585 – 0.625 µm
Rojo
0.630 – 0.690 µm
Infrarrojo
cercano
0.705 – 0.745 µm
Infrarrojo
cercano
0.770 – 0.745 µm
Infrarrojo
cercano
0.860 – 1.040 µm
Ancho de barrido
16.4 km
44
16.4 km
10.4. - SATELITE EROS
En mayo de 1993, ingenieros de la Compañía Industrial de Aeronaves de Israel forman
un equipo para desarrollar un Satélite de Observación de los Recursos Terrestres (EROS), con
el propósito de distribuir imágenes de alta resolución espacial para uso comercial.
En enero de 1997 se establece la empresa ImageSat International y el 5 de diciembre
de 2000 lanza exitosamente el primer satélite de la Serie EROS, el EROS A1, colocándolo, a
través de un cohete ruso, Start-1, en una órbita heliosincrónica, a 480 km de altura.(Figura
10.5). El EROS es un satélite liviano, de 250 kg de peso, equipado con un sistema de cámara
simple, con detectores CCD (Charge Coupled Device), que adquiere imágenes en una franja
de 14 km de ancho, solamente en modo pancromático con una resolución espacial de 1.80
metros, en una franja de 13.5 km.
Figura 10.5: Configuración del satélite EROS A
El Segundo satélite de esta serie, EROS B fue lanzado el 25 de abril de 2006; los dos
satélites EROS A y B, de reconocimiento de recursos terrestres, son satélites livianos, con órbita
de baja altitud y de muy alta resolución, generan información de alta calidad y precisión y son
capaces de producir par estéreo.
10.5. - SATELITE ORBVIEW-3
La empresa Orbimage, filial de Orbital Sciences Corporation, fue la empresa pionera
en lanzamientos comerciales y es la responsable de la puesta en órbita de los satélites de la
Serie OrbView; en el año 1995 es lanzado el satélite OrbView-1, actualmente fuera de
operación, orientado a aplicaciones meteorológicas; en el año 1997 lanza el OrbView-2, el
cual porta un sensor especialmente diseñado para aplicaciones oceanográficas, el Seawifs,
éste opera en ocho bandas espectrales localizadas entre 0.4 y 0.88 µm, (cinco de ellas en la
región del visible, entre 0.4 y 0.6 µm), con una resolución espacial de 1.1 km, que le permite
evaluar condiciones, tanto de la superficie terrestre como de los océanos a una escala global.
En el año 2003 se pone en órbita el OrbView-3 (Figura 10.6); éste posee
características totalmente distintas a las de sus predecesores, opera en el rango espectral entre
0.450 y 0.900 µm y obtiene imágenes con una alta resolución espacial, 1 metro en modo
pancromático y 4 metros en modo multiespectral, características éstas que posibilitan llevar a
cabo estudios que requieran alta precisión, tales como catastros urbanos y rurales. Este satélite
45
permite obtener imágenes con mira lateral de hasta 45°, pudiendo, así, generar productos para
estereoscopia. (Tabla 10.3)
.
Figura 10.6: Configuración del satélite OrbView-3
Tabla 10.3: Características espectrales, espaciales y temporales del OrbView-3
Sensores
Pancromático
Resolución espacial
1m
Bandas espectrales
0.45 - 0.90 µm
Multiespectral
4m
Azul
0.450 - 0.520 µm
Verde
0.520 - 0.600 µm
Rojo
0.625 - 0695 µm
Infrarrojo
cercano
0.760 - 0.90 µm
Resolución
temporal
3 días
3 días
Ancho de barrido
8 km
8 km
10.5.- PROGRAMA DEIMOS
Deimos-1 es el primer satélite comercial europeo de observación de la Tierra,
desarrollado por la empresa DEIMOS IMAGING (DMI), junto con el Laboratorio de
Teledetección de la Universidad de Valladolid (LATUV). DEIMOS-1 es un satélite de órbita
polar, que porta un sensor óptico multiespectral que registra información en tres bandas
espectrales: roja, verde e infrarroja cercana, que coinciden exactamente con las bandas 2, 3 y
4 del satélite Landsat, posee una resolución espacial de 20 m y su principal característica es su
amplio barrido de 600 km, lo que le permitirá obtener tres millones de km2 al día, en
funcionamiento nominal, y por tanto tendrá un tiempo de revisita muy corto. (Tabla 10.4). Se
trata de una plataforma espacial automática de pequeño tamaño y última tecnología, puesto
en órbita el 29 de julio de 2009, que proporciona imágenes adaptadas al estudio de la cubierta
vegetal terrestre, al seguimiento de desastres naturales, el cambio climático y el medio
ambiente. (Figura 10.7). Estará coordinado con la Disaster Monitoring Constellation, DMC,
46
de SSTL en Surrey (Gran Bretaña) y cooperará dentro del “International Charter: Space and
Major Disasters” con las mayores agencias espaciales del mundo.
Figura 10.7: Configuración del satélite DEIMOS
Tabla 10.4: Características espectrales, espaciales y temporales del satélite DEIMOS
Resolución
espacial
22 m
Bandas espectrales
Verde
0.52 - 0.60 µm
Rojo
0.63 – 069 µm
Infrarrojo cercano 0.77 - 0.90 µm
Resolución
temporal
2/3 días
Ancho de barrido
Hasta 600 km
11.- SENSORES HIPERESPECTRALES
La aparición en los últimos años de una nueva generación de sensores aplicados a la
observación de los recursos terrestres, los sensores hiperespectrales, los cuales tienen la
capacidad de captar energía en una gama muy amplia de longitudes de onda, permite la
identificación de recursos terrestres con mayor precisión; en particular este tipo de sensores
son muy utilizados para la identificación de recursos minerales pues al proveer información
en un espectro prácticamente continuo favorecen la discriminación de parámetros críticos que
no serían perceptibles con sensores convencionales. Las bandas en un sensor multiespectral
están separadas por intervalos de longitud de onda, mientras que en un sensor hiperespectral
el resultado es casi un continuo en el espectro para cada iıxel de la imagen
Hasta hace poco tiempo las imágenes hiperespectrales eran solamente
aerotransportadas, pero con la puesta en órbita de sensores hiperespectrales como Hyperion se
47
han abierto nuevas posibilidades a la investigación, permitiéndose una cobertura sistemática
de la Tierra y una reducción en el costo de adquisición de este tipo los datos. Estas nuevas
oportunidades de obtener información espacial, han puesto de manifiesto la necesidad de
dirigir nuestros esfuerzos a una mejor comprensión de los datos facilitados por estas
plataformas.
Los sensores hiperespectrales registran datos en cientos de bandas espectrales,
angostas y continuas, comprendidas generalmente entre 0.4 m y 2.5 m (visible, infrarrojo
cercano y medio). Existen sistemas montados sobre plataformas aéreas: Hymap, AVIRIS,
SEBASS, OARS, entre otros y sistemas a bordo de plataformas espaciales: MODIS
(TERRA), Hyperion (EO-1), ARIES-1 y el OrbView-4, el cual lamentablemente no pudo
lograr su órbita durante su lanzamiento en setiembre de 2001; su sensor, denominado
Warfighter, estaba diseñado para recoger datos en 200 bandas espectrales con una resolución
espacial de 8 y 20 metros.
AVIRIS (Airbone Visible Infrared Imaging Spectometer): es un espectrómetro
desarrollado por el Jet Propulsio Laboratory (JPL) de la NASA, montado sobre una aeronave,
(ER-2 de NASA) que comenzó a operar en el año 1987. Registra información en 224 canales,
en el intervalo de 0.38 – 2.5 µm, siendo el ancho de cada canal de 0.01 µm; presenta 96
canales en las regiones del visible e infrarrojo cercano y 128 en la región espectral del
infrarrojo medio. La resolución espacial viene determinada por la altura del sensor sobre el
suelo, la velocidad de rastreo y del sistema que conforma el sensor. El AVIRIS ha realizado
vuelos sobre Estados Unidos, Canadá, diversos países de Europa y de América del Sur, entre
ellos Argentina.
La figura 11.1 muestra un producto en Falso Color Compuesto obtenido a partir de las
bandas 22, 132 y 89 del sensor AVIRIS, con filtros Azul, Verde y Rojo respectivamente;
corresponde a un área de la Capital Federal (hipódromo de Palermo y adyacencias)
Figura 11.1: Imagen en Falso Color Compuesto obtenida por el AVIRIS
12.- SATELITES METEOROLÓGICOS
Los primeros satélites específicamente meteorológicos fueron los TIROS (Television
Infra-Red Observation Satellite), puestos en órbita a principios de los años 60 y permitieron
48
obtener una visión global de los sistemas nubosos. Entre los años 1960 y 1965 fueron
puestos en órbita 10 satélites de esta serie; entre 1966 y 1969, fueron lanzados otros 9
satélites y en el año 1970 TIROS pasó a denominarse ITOS (lmproved Television
Observation Satellite), comenzando de este modo una nueva generación de satélites que
incluían sensores de infrarrojo. En octubre de 1978 fue puesto en órbita el TIROS N,
precursor de los satélites NOAA 6 y 7.
Las imágenes de los satélites meteorológicos se utilizan principalmente para la
visualización de nubes, clasificación, observación del vapor de agua existente en la alta y
media atmósfera, temperaturas de la superficie de tierra y temperatura superficial del mar.
Actualmente existen dos grandes grupos de satélites meteorológicos: los de órbita polar y los
de órbita ecuatorial, también llamados geoestacionarios, debido a que su movimiento se
encuentra sincronizado con el movimiento de rotación de la Tierra. Se incluyen dentro de los
primeros: TIROS-NOAA; METEOR y NlMBUS y dentro de los segundos: GOES y
METEOSAT.
12.1.- PROGRAMA NOAA
EI Programa de satélites NOAA, de la National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA), operado a través del National Environmental Satellite Data and
Information Service (NESDIS) y la National Aeronautics and Space Administration
(NASA), responsables del desarrollo y lanzamiento de estos sistemas, en sus inicios se
denominó TIROS (Television and Infrared Observation Satellite), y estaba a cargo de la
NASA y el Departamento de Defensa de Estados Unidos. Este programa consiste en al
menos dos satélites que orbitan simultáneamente alrededor de la Tierra. Por convenio, los
satélites pares cubren las órbitas diurnas y los impares las nocturnas. De esta forma se
asegura la continua cobertura de toda la Tierra. Describen una órbita casi polar dando 14,1
vueltas a la Tierra cada día a una altura media de unos 840 km de la superficie terrestre.
Aunque la finalidad primitiva era la observación meteorológica, los datos aportados
por estos satélites han encontrado numerosas aplicaciones en el campo de la observación de la
Tierra, siendo el sensor AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) una de las
fuentes más utilizadas para la generación, a partir de los datos aportados por las bandas del
visible e infrarrojo cercano, Indices de Vegetación, tal como el NDVI, útiles para el
seguimiento de las condiciones de la vegetación a nivel regional. La recepción de datos
NOAA puede ser de baja resolución (APT, Automatic Picture Transmision) o de alta
resolución (HRPT, High Resolution Picture Transmision).
Con el NOAA-K, lanzado en mayo de 1998, que pasó a denominarse NOAA-15,
comenzó una nueva serie de satélites con cambios y mejoras tecnológicas en la
instrumentación respecto a los anteriores. Esta serie, denominada KLM, proyectó nuevos
satélites, como el NOAA-L y el NOAA-M que se caracterizan por la presencia de
instrumentos de microondas que permiten el trabajo en zonas nubosas, en las cuales los
instrumentos que operan en las zonas visible e infrarroja tienen problemas de operación.
(Figura 12.1)
49
Figura 12.1: Configuración del satélite NOAA 17
El principal sensor del NOAA es el radiómetro Advanced Very High Resolution
Radiometer (AVHRR), trabaja en 5 bandas espectrales, una en el visible, una en el infrarrojo
cercano, una en el infrarrojo medio, cuyo rango cambia según opere de día o de noche, y dos
en el Infrarrojo lejano (térmico). Los datos AVHRR se presentan en dos formatos diferentes:
1) datos de máxima resolución espacial (1.1 km) que se denominan LAC (Local Area
Coverage), cuando son grabados a bordo o HRPT (High Resolution Picture Transmisión)
cuando se envían en tiempo real a las estaciones receptoras y 2) datos de menor resolución,
llamados GAC (Global Area Coverage), con un píxel de 4.4 km, generado a partir de un
muestreo de los datos (Tabla 12.1)
El AVHRR cuenta con un ángulo de barrido muy amplio, (55,4°, a ambos lados de la
traza), posibilitando la frecuencia de adquisición de 2 imágenes / día, no obstante, debe
aclararse que esto trae aparejado severos problemas geométricos y radiométricos, por lo cual
no es aconsejable la utilización de sectores de la imagen que sobrepasen los 30° del nadir. La
resolución temporal con el mismo ángulo de visión es de 9 días.
Tabla 12.1: Características espectrales y espaciales de los datos LAC del
NOAA/AVHRR.
Resolución
Espectral (µm)
Resolución
Espacial (m)
Franja
barrida
0.58 - 0.68
1.1 km
2.940 km
0.72 - 1.10
1.1 km
2.940 km
1.58 - 1.64
(día)
1.1 km
2.940 km
3.55 - 3.93
(noche)
1.1 km
2.940 km
10.3 - 11.3
1.1 km
2.940 km
11.5 - 12.5
1.1 km
2.940 km
50
12.2.- PROGRAMA GOES
La serie de Satélites GOES son operados por la NOAA; están ubicados en Orbita
ecuatorial; en este tipo de órbita el satélite gira con la misma velocidad angular de la tierra,
observando siempre la misma región. La altura es de 36.000 km., lo que permite observar
una gran superficie, con una muy alta frecuencia, característica fundamental para
aplicaciones meteorológicas. Consiste de los satélites GOES 8, 10 (GOES Oeste), 11
(Almacenamiento) y 12 (GOES Este). Dado su posicionamiento privilegiado, son capaces de
visualizar aproximadamente una tercera parte de la superficie terrestre. América del Sur y la
mayor parte del Océano Atlántico son monitoreadas por el GOES- Este, el cual registra, cada
15 minutos imágenes meteorológicas.
El principal instrumento del Satélite GOES es un radiómetro visible e infrarrojo
VISSR (Visible Infrared Spin-Scan Radiometer), que trabaja en el rango comprendido entre
0.55 y 0.70 µm y una banda térmica ubicada entre 10.5 y 12.6 µm. En general, en los satélites
GOES, los instrumentos VISSR han sido mejorados, incorporando un sensor adicional
infrarrojo, VAS (Visible and Infrared Atmospheric Sounder) que ofrece mayor capacidad para
una evaluación atmosférica, realizando mediciones verticales de la temperatura y humedad
atmosférica. Estos sensores poseen una resolución espacial que varía de 1 km a 4 km.
La próxima generación de satélites geoestacionarios, denominada Goes-R, tendrá,
entre otros equipamientos, un sensor de detección de rayos en nubes de tempestad, el
Geostationary Lightning Mapper (GLM), que permitirá monitorear y alertar sobre
tempestades. El Goes-R será lanzado por la Administración Nacional del Océano y Atmósfera
(NOAA), de Estados Unidos, en 2015.
12. 3.- PROGRAMA METEOSAT
El Programa METEOSAT comprende una serie de satélite geoestacionarios
controlados por EUMETSAT (European Organization for the Explotation of Meteorological
Satellites). El METEOSAT 1 fue lanzado en noviembre de 1977 y desde entonces se han
sucedido una serie de satélites operacionales. El satélite METEOSAT se encuentra en el
espacio situado en el corte del meridiano de Greenwich con el Ecuador a 35.800 km de
altitud. Debido a su posición, este satélite describe una órbita con una velocidad de traslación
coincidente con la de rotación de la tierra observando en todo momento la misma zona del
globo. Obtiene imágenes cada media hora lo cual es una buena resolución temporal para el
seguimiento de los fenómenos de tipo meteorológico como pueden ser por ejemplo la
distribución y variación de la nubosidad.
Es posible disponer de tres imágenes cada media hora, denominadas Visible (VIS),
Infrarroja Térmica (IR) e Infrarroja de Vapor de Agua (VA) correspondiendo a los tres tipos
de sensores que lleva a bordo el satélite. Los sensores miden la energía radiante procedente de
los objetos situados en la tierra, obteniéndose una medida de la reflectividad de los mismos en
la imagen VIS, o de su temperatura, en las imágenes infrarrojas. Posee una resolución espacial
de 2.5 km (visible) y de 5 km (infrarrojo). (Tabla 12.2)
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Tabla 12.2: Características de los sensores del METEOSAT
Bandas espectrales
Visible
0.4 - 1.1 µm
IR (V. de agua)
5.7 - 7.1 µm.
IR (Térmico)
10.5 - 12.5 µm.
Líneas por imagen
5.000
2.500
2.500
Píxeles por línea
5.000
2.500
2.500
Resolución espacial
2.5 km
5.0 km
5.0 km
El Meteosat 9, puesto en órbita en agosto de 2005, da inicio a la segunda generación
de este programa; el satélite Meteosat Segunda Generación, (MSG-2) es un proyecto conjunto
entre la Agencia Europea del Espacio (ESA) y la Organización para la Explotación de
Satélites Meteorológicos (EUMESAT) con sede en Darmstadt, Alemania, que fue puesto en
órbita a bordo de un Ariane 5 desde Kourou en la Guayana Francesa, llevando a bordo el
sensor SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager). Este Instrumento es un
radiómetro que obtiene imágenes cada 15 minutos, con una resolución espacial de 3 km. en 12
bandas espectrales. (Figura 12.2 y Tabla 12.3)
Figura 12.2: Configuración del Meteosat Second Generación (MSG-2)
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Tabla 12.3: Características espectrales y espaciales del instrumento SEVIRI
Bandas espectrales
(µm)
Resolución
Espacial
0.56 - 0.71
3 km
0.74 - 0.88
3 km
1.50 - 1.78
3 km
3.48 - 4.36
3 km
5.35 - 7.15
3 km
6.85 - 7.85
3 km
8.30 - 9.10
3 km
9.38 - 9.94
3 km
9.80 - 11.80
3 km
11.00 - 13.00
3 km
12.40 - 14.40
3 km
0.4 - 1.1
1 km
13.- ESTACIONES RECEPTORAS
Las estaciones receptoras pueden agruparse en dos categorías: 1) Estaciones que tienen
como única función recibir información del satélite y 2) Estaciones que, además de recibir
información del satélite, pueden enviar comandos de funcionamiento y mantenimiento del
satélite y transmiten instrucciones o comandos. Las primeras son las que se encuentran fuera
del territorio del país de origen del sistema satelital, por ejemplo para el caso del satélite
Landsat fuera de Estados Unidos y en el segundo grupo se encuentran las estaciones
localizadas en ese territorio.
En América del Sur existen tres estaciones receptoras, localizadas en Brasil, Ecuador y
Argentina. El sistema Brasilero de Recepción de Datos de Satélite está compuesto por una
Estación de Recepción, implantada en Cuiabá y operando desde 1973. Esta estación de
recepción está localizada en el centro geográfico de América del Sur, lo que permite la
adquisición de datos de todo el territorio brasilero y parte de territorio de los países limítrofes.
Nuestro país cuenta con una estación receptora, la Estación Terrena Teófilo
Tabanera, dependiente de Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE),
localizada en Falda del Carmen, Córdoba. Esta estación realiza la recepción de datos
satelitales de Argentina, Chile, Bolivia, Paraguay, Uruguay y un área importante de Perú y
Brasil. La instalación de la Estación Terrena Córdoba comenzó a operar regularmente en
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marzo de 1997 con la recepción de los datos correspondiente a los satélites Landsat 5, ERS 1
y 2, y SPOT 1 y 2. La adquisición de datos hasta fines de Diciembre de 1997 se realizó con
una antena en Banda X de 4 metros de diámetro provista a través de un convenio por la
Agencia Espacial Alemana (DLR); en enero de 1998, se reemplazó la antena provista por el
DLR por una antena DATRON de 7,3 metros de diámetro. A partir de 1999, la operación
regular de la ETC se realiza utilizando una nueva antena DATRON de 13 metros de diámetro.
Ecuador cuenta con una Antena Receptora de datos satelitales localizada en la base del
Volcán Cotopaxi; opera desde el año 1990 recibiendo datos de los satélites Landsat, SPOT,
ERS y de los satélites meteorológicos: GOES y NOAA. El área de cobertura incluye en forma
completa Perú, Ecuador, Colombia, Venezuela, Guyanas, América Central, Islas del Caribe y
gran parte de Bolivia y Brasil y una pequeña parte del norte de Chile. (Figura 13.1)
Figura 13.1: Ubicación de las Antenas Receptoras de América del Sur
14.- BIBLIOGRAFÍA
Chuvieco, Emilio; (2002); "Teledetección Ambiental: La observación de la Tierra desde el
Espacio"; 10 ed.; Ed. Ariel Ciencia; Barcelona, España
Colwell, Robert; (1983); "Manual of Remote Sensing"; 20 Edición; Volumen 1; American
Society of Photogrammetry; Virginia., USA
Salvat, Manuel; (1973); "Los satélites artificiales"; Biblioteca Salvat de Grandes Temas,
Salvat Editores; Barcelona, España.
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http://www.spaceimaging.com
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