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. 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); 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: 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 los años 1960 y 1965 fueron lanzados 10 satélites de esta Serie. 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. Previo a la descripción de las características de los sistemas sensores dedicados al estudio de los recursos terrestres, definiremos algunos criterios de clasificación de los mismos: 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: sensores cuya fuente de energía es independiente del sistema; reciben energía emitida por otra fuente, generalmente el sol, y reflejada y/ o emitida por los objetos (cámara fotográfica, barredores multiespectrales, tal el caso del satélite Landsat; etc.) Sensores activos: sensores cuya fuente de energía pertenece al sistema; emiten la energía electromagnética en dirección a los objetos y luego reciben la energía reflejada por los mismos (radar). Clasificación de los sensores según formato de registro Sensores fotográficos: La información captada es registrada en emulsión fotográfica al ser recibida: fotografías obtenidas a partir de cámaras multiespectrales Sensores no fotográficos: La información captada es registrada en formato digital: CCT (Compatible Computer Tapes), CD-ROM, etc. que contienen información obtenida por barredores multiespectrales. Clasificación de los sensores según la banda del espectro electromagnético en que operan Sensores del Ultravioleta: Existen barredores óptico – mecánicos que trabajan en el Ultravioleta, pero su utilización, sobre todo en relación con la evaluación de los recursos naturales, es muy limitada. Sensores del visible: Operan entre 0.4 y 0.7 µm; conjuntamente con los que operan en el Infrarrojo son los más utilizados en Teledetección. Ejemplos: cámaras fotográficas, barredores óptico – mecánicos, 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; éstos pueden clasificarse según su principal función, contando con satélites para comunicaciones, meteorológicos, de 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, así tenemos: a) satélites de órbita polar, orbitan a una altura de aproximadamente 500/800 km. y son ampliamente utilizados en teledetección, (SPOT, Landsat, Quikbird, etc.) y b) satélites de órbita ecuatorial, denominados geoestacionarios, orbitan a una altura aproximada de 36.000 km. de la superficie terrestre, tienen una velocidad de rotación igual a la de la Tierra, observando, así, siempre la

misma parte de la superficie terrestre; tienen una muy alta repetitividad con una muy baja resolución espacial, (GOES, METEOSAT). 2.3.- CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS SATELITARIOS 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, como distinto de su entorno, es necesario que la energía electromagnética registrada por el detector provenga básicamente de este elemento, la superficie observada debe ser menor que el área cubierta por el mismo; esto define la resolución espacial del sensor, interpretando la misma como el objeto más pequeño que puede ser distinguido en una imagen. En los sensores ópticoelectrónicos 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 terreno que comprende ese ángulo, distancia que se corresponde con la mínima unidad de información de una imagen, denominada “píxel”; muchas veces 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 y tornarlo detectable aunque su dimensión sea menor 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 el de uno de baja resolución; sensores diseñados para aplicaciones oceanográficasmeteorológicas, de baja resolución espacial, obtienen información en una franja mucho más ancha que la que poseen sensores de aplicaciones terrestre, entre otros : Landsat, SPOT, CBERS, SAC-C. 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, 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, (30 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. 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. El Landsat II fue lanzado en enero de 1975, 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.. 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. 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. (Figuras 3.1)

Figura 3.1: Configuración de los satélites Landsat 4 y 5 Los Landsat 4 y 5 incorporan una antena parabólica, 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 VII fue puesto en órbita en Junio de 1999, su operación es administrada por la NASA (National Space and Space Administration) y la producción y comercialización de imágenes depende de la USGS (United Sates Geological Survey). Cuenta con un instrumento “ETM+” similar al instrumento ETM del Landsat VI, (lanzado en octubre de 1993, el cual debido a un fallo en el sistema de comunicaciones se perdió). Tiene un peso de 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 3.2)

Figura 3.2: Configuración del satélite Landsat 7 (Fuente Engesat)

CARACTERÍSTICAS DE LOS SENSORES 1.- 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 3 incluía una banda en el infrarrojo térmico. Para cada una de las bandas dispone de seis líneas de detectores, de este modo se observan en forma simultánea seis líneas de barrido por cada banda espectral. El campo de visión de este sensor es 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) 2.- Sistema Vidicon (RBV): Los satélites Landsat 1 y 2 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 3 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 el MSS; estas cámaras obtenían información espectral en el rango comprendido entre el verde y el rojo (0.50 a 0.70 µm). (Tablas 3.1 y 3.2)

Resolución Espectral

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

Multispectral Scanner 0.60-0.70

80 m

185 km

18 días

MSS

0.70-0.80

80 m

185 km

18 días

0.80-1.10

80 m

185 km

18 días

Sensor

(µm)

Return Beam Vidicon RBV

Tabla 3.1: Características de los sensores RBV y MSS, de los Landsat 1 y 2

Resolución Espectral

Sensor

Resolución Espacial

Franja barrida

Resolución Temporal

(µm) Return Beam Vidicon 0.50-0.75

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

RBV

Multispectral Scanner MSS

10.40-12.60

Tabla 3.2: Características de los sensores RBV y MSS, a bordo del Landsat 3 3.- Thematic Mapper (TM): Es un sensor de barrido multiespectral, que opera de modo muy similar al sensor MSS; el primer TM fue montado sobre el Landsat 4; registra información en siete bandas espectrales y su resolución espacial es de 30 m.; los datos de radiancia de cada píxel son cuantificados en 8 bits. (Tabla 3.3)

Sensor

Resolución Espectral

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

(µm)

Thematic Mapper TM

Tabla 3.3: Características del sensor TM del Landsat 4 y 5

4.- Enhaced Thematic Mapper Plus ( ETM+: El sensor ETM+ es una versión mejorada del TM a bordo de los Landsat 4 y 5. Se incorpora una banda pancromática, la banda térmica 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).

Resolución Espectral

Resolución Espacial

Franja barrida

Resolución Temporal

0.450 - 0.515

30 m

185 km

16 dias

0.525 - 0.605

30 m

185 km

16 dias

0.630 - 0.690

30 m

185 km

16 dias

0.750 - 0.900 Enhanced Tematic Mapper 1.550 - 1.750 ETM

30 m

185 km

16 dias

30 m

185 km

16 dias

60 m

185 km

16 dias

30 m

185 km

16 dias

0.520 – 0.900 (modo 15 m pancromático)

185 km

16 dias

Sensor

(µm)

10.400 12.500 2 090 - 2.350

–

Tabla 3.4: Características del sensor ETM+ del Landsat 7 PRODUCTOS OBTENIDOS Los productos disponibles en la actualidad comprenden imágenes en formato digital (CDROM) 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. 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, pero 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: Este nivel de procesamiento exige intervención adicional de un operador. La imagen nivel 5 antes descripta es ajustada con puntos de control cartográficos o medidos especialmente con 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 un Modelo Digital de Elevaciones (DEM) para corregir distorsiones. El producto final es 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 Banda

Intervalo espectral (µm)

TM 1

0.450 – 0.520

ETM 1

0.450 – 0.515

TM 2

0.520 – 0.600

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. 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

ETM 5

1.550 – 1.750

TM 6

10.400-12.500

ETM 6

10.400–12.500

TM 7

2.080 – 2.350

ETM 7

2.090 – 2.350

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, suelos, vegetación y agua.

Presenta sensibilidad a la morfología del terreno; permite obtener información sobre geomorfología, suelos y geología. Esta banda muy útil para la identificación de minerales. Potencialmente favorable para la discriminación de productos de alteración hidrotermal.

Tabla: 3.5: Características de las bandas espectrales de los sensores TM y ETM+ del Landsat

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 sensores que porta y a la resolución espacial. El satélite SPOT 5, lanzado en el 2002, presenta mejoras en cuanto a resolución espacial; Describen una órbita heliosincrónica, a una altitud de 820 km, con una inclinación de 98 º y un periodo orbital de 101 minutos; su revisita es de 26 días (Figuras 4.1)

Figura 4.1: Configuración de los satélites SPOT (Fuente SPOTImage) 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 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 de exploración por empuje, idénticos, 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.; permiten obtener imágenes en dos modos: Pancromático (P) y Multiespectral (XS). (Tabla 4.1)

Sensor HRV

Resolución Espectral (µm)

XS 1

Resolución Espacial

Franja barrida

Resolución Temporal

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

Tabla 4.1: Características de los Satélites SPOT 1, 2 y 3 Con el SPOT 4 se inicia una nueva generación de sensores; éste incluye el sistema High Resolution Visible and Infrared (HRVIR), que trabaja en cuatro bandas espectrales e incorpora el infrarrojo medio de onda corta (SWIR); incorpora, además, un instrumento diseñado para el estudio y monitoreo de las condiciones de la vegetación a escala regional, “Instrumento VEGETATION 1”; el cual puede obtener imágenes de todo el planeta cada 24 horas, con una resolución espacial de 1 km.,operando en cuatro bandas espectrales. A partir de estos datos se pueden generar Indices de Vegetación, tal como el INDVI (Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada.(Tabla 4.2) 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

Tabla 4.2: Características del Satélite SPOT 4

El SPOT 5 presenta una importante mejora 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 permitirán producir Modelos Digitales de Terreno de grandes áreas (120 km x 600km). (Figura 4.3) El SPOT 5 podrá 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. Contará con el “Instrumento VEGETATION 2”, el cual tiene las mismas especificaciones técnicas que el 1, a bordo del SPOT 4. (Tabla 4.3)

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

Instrumento VEGETATION 2

Tabla 4.3: Características del Satélite SPOT 5

2250 km

diaria

Figura 4.3: Instrumento HRS, operando con un ángulo de 20º hacia adelante y hacia atrás (Fuente SPOTImage) El ancho de faja monitoreada es de 60 km., pero presenta la posibilidad de variar su campo de visión, operando a través de sus miras laterales, hasta 27º a ambos lados del nadir. 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)

Figura 4.4: Miras vertical y lateral adquiriendo imágenes sobre el terreno (Fuente SPOTImage) 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 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; describen una órbita polar, circular, con una inclinación de 99°, a una altitud de 905 km de la superficie terrestre

Los sistemas sensores fueron diseñados con una tecnología similar a la del SPOT, basada en exploradores de empuje; poseen dos sensores denominados Linear Imaging Self Scanning (LISS), que trabajan en cuatro bandas espectrales. El LISS-I monitorea una faja de 148 km. con una resolución espacial de 72.5 m, mientras que el LISS-II, con una resolución de 36.25 m puede monitorear 74 km., o 145 km, si trabajan las dos cámaras juntas. (Tabla 5.1)

Sensor

LISS I Linear Imaging Self-Scanning Sensor I

LISS II Linear Imaging Self-Scanning Sensor II

Resolución Espectral (µm)

Resolución espacial

Franja barrida

Resolución Temporal

0.45-0.52

72.5 m

148 km

22 dias

0.52-0.59

72.5 m

148 km

22 dias

0.62-0.68

72.5 m

148 km

22 dias

0.77-0.86

72.5 m

148 km

22 dias

0.45-0.52

36.25 m

74 km

22 dias

0.52-0.59

36.25 m

74 km

22 dias

0.62-0.68

36.25 m

74 km

22 dias

0.77-0.86

36.25 m

74 km

22 dias

Tabla 5.1; Características de los sensores LISS-I y LISS-II En diciembre de 1995 es lanzado el IRS-1C y en setiembre de 1997 el IRS 1-D; incorporan una banda en el infrarrojo medio de onda corta y una cámara pancromática de alta resolución espacial, 5.8 m; estaban equipados con un sensor de observación regional Wide Field Sensor (WIFS), que cubría una franja de 770 km (Tabla 5.2)

Sensor

LISS III Linear Imaging Self-scanning Sensor III

PAN Sensor Pancromático WiFS Wide Field Scanner

Resolución Espectral (µm)

Resolución Espacial

Franja barrida

Resolución Temporal

0.52-0.59

23.5 m

142 km

24 dias

0.62-0.68

23.5 m

142 km

24 dias

0.77-0.86

23.5 m

142 km

24 dias

1.55-1.75

70.5 m

148 km

24 dias

0.50-0.90

5.8 m

70.5 km

5 dias

0.62-0.68

188 m

770 km

5 dias

0.77-0.86

188 m

770 km

5 dias

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 m. 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) 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 Franja barrida

6.6, 10.65, 18 & 21 GHz 1360 km

Tabla 5.3: Características del sensor Ocean Colour Monitor El 17 de octubre de 2003 esta Agencia Espacial pone en órbita el satélite IRS –P6, Resourcesat1, satélite que asegura la continuidad de las misiones IRS-1C e IRS 1D. Introduce como mejoras una resolución en modo multiespectral de 5.8 m. y una banda en el infrarrojo de onda corta de 23 m de resolución; los datos del sensor de observación regional Advanced Wide Field Sensor (AWIFS), pasan de 188 m a 60 m (Tabla 5.4) LISS-IV Pancromático

AWiFS

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

60 m 60 m 60 m 60 m

Franja barrida

70 km

23.9 km

140 km

700 km

Resolution, 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 0.155 –0.170

0.52 – 0.59 0.62 – 0.68 0.77 – 0.86 0.155 – 0.170

Resolución espacial

Resolución espectral (µm)

Banda 1 Banda 2 Banda 3 Banda 4

LISS-III

Banda 1 Banda 2 Banda 3 Banda 4

Tabla 5.2: Características de los sensores LISS-III, PAN y WIFS

/ 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 (ChinaBrazil Earth Resources Satellite - Satélite Chino-Brasilero de Recursos Terrestres) tiene dos satélites de observación de la tierra en órbita, el CBERS 1, lanzado en octubre de 1999 y el CBERS 2, puesto en órbita en octubre de 2003. Ambos 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 lo 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. El satélite CBERS 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 900 km, dando una visión sinóptica de la tierra, con una resolución espacial de 260 m 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. ( Tabla 6.1) Además de la carga útil para la obtención de imágenes, el satélite carga 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.

Sensor

Resolución Espectral

Resolución Espacial

Franja barrida

Resolución Temporal

0.51 - 0.73

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

80 m

120 km

26 días

1.55 1.75

80 m

120 km

26 días

(µm)

High Resolution Camera (CCD)

Infrared Multispectral Scanner (IR –MSS)

2.08 –2.35 10.40 – 12.50 Wide Field Imager (WFI)

0.63 – 0.69

80 m

120 km

26 días

160 m

120 km

26 días

260 m

890 km

5 días

Tabla 6.1: Características de los sensores a bordo del satélite CBERS 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. El Terra, satélite cuyo peso sobrepasa las 5 toneladas, describe una órbita polar, heliosincrónica a 705 km de la superficie terrestre; posee una carga útil que incluye cinco sensores: ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emisión 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), que rastrean diferentes variables de la atmósfera. Los sensores ASTER y MODIS son los relacionados con el estudio de los recursos terrestres. (Figura 7.1)

Figura 7.1: Configuración del satélite Terra (Fuente www.sagan-gea.org) 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 cercan; 2) Short Wide Infrared, SWIR, cuenta con seis bandas espectrales en la región del infrarrojo medio de onda corta y 3) Thermal Infrared, TIR, obtiene datos en cinco bandas espectrales en la región del infrarrojo lejano. (Tabla 7.1). 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 VNIR

Resolución Espectral

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

Tabla 7.1: Características de los subsistemas del ASTER 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 m, las 5 siguientes: azul, verde, infrarrojo cercano e infrarrojo medio de onda corta (2) tienen una resolución de 500 m, siendo ésta de 1000 m para las 29 bandas restantes, localizadas desde el azul hasta el infrarrojo térmico 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 de todas las bandas y en la noche sólo las correspondientes al térmico. Entre las aplicaciones del MODIS se incluyen: 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. 8.- SATELITE 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. Describe una órbita circular, cuasi polar, helio-sincrónica, a una altitud de 707 km. (Figura 8.1)

Figura 8.1: Satélite argentino SAC-C CAMARA MULTIESPECTRAL DE RESOLUCION 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. CAMARA PANCROMATICA DE ALTA RESOLUCION (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) 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

Resolution, Radiométrica

8 bit

8 bit

Resolución espacial

Resolución espectral

Banda 1 Banda 2 Banda 3 Banda 4 Banda 5

Banda 1 Banda 2

0.48 - 0.50 0.54 - 0.56

(µm)

Banda 3 Banda 4 Banda 5

0.63 - 0.69 0.79 – 0.83 1.55 – 1.70

0.40 – 0.90

Tabla 8.1: Características espectrales y espaciales de las cámaras MMRS y HRTC del SAC-C CAMARA DE ALTA SENSIBILIDAD (HST): La HST 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. 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,EO1), creado con la más reciente tecnología de sistemas espaciales. Este satélite utilizará 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 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 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)

Rango espectral

ALI

HYPERION

LAC

0.4 –2.4 µm

0.4 2.5 µm

0.9 – 1.6 µm

30 m

250 m

37 km

7.5 km

185 km

10

220

256

Pan 10 m Resolución espacial Mult. 30 m Franja barrida

Número de bandas

Tabla 9.1: Características de los sensores ALI, Hyperion y LAC del EO-1 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 a la fotografía aérea, en forma casi exclusiva. Entre estos emprendimientos comerciales podemos citar: Space Imaging, Digital Globe y Orbimage de Estados Unidos y 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 continua operando exitosamente hasta el presente. El IKONOS es un satélite relativamente liviano, de unos 720 kilogramos y orbita 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. 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) Resolución Espectral (µm) 0.45 – 0.52 0.52 – 0.60 0.63 – 0.69 0.76 – 0.90 Pancromático

Resolución espacial 4 metros 4 metros 4 metros 4 metros 1 metro

Ancho Franja Barrida 11 km 11 km 11 km 11 km 11 km

Resolución temporal 1,5 días 1,5 días 1,5 días 1,5 días 3 días

Tabla 10.1: Características espectrales, espaciales y temporales del IKONOS

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. Este satélite

incorpora dos cámaras CCD, una de modo pancromático, con una resolución espacial de 0.70 metros y una multiespectral, de 2.80 metros, 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 puede llegar a 1-3 días. (Tabla 10.2)

Sensores

Pancromático

Multiespectral

Resolución espacial

0.70 metros

2.80 metros

Bandas espectrales

Pancromático

0.45 – 0.90

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

16.5 km

Tabla 10.2: Características del satélite Quick-bird 10.3.- 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. 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.. La generación futura de satélites EROS, el EROS B ofrecerá ambas imágenes, en modo pancromático y multiespectral, a esta escala. El Segundo satélite de esta serie se encuentra en estado avanzado de desarrollo y ya planificado el tercero; el EROS B estará operacional al inicio del año 2006; operando simultáneamente con EROS A, incrementará la frecuencia de revisita.