martes, 11 de octubre de 2011

DIFERENCIA ENTRE IMÁGENES SATELITALES Y DE RADAR

DIFERENCIA ENTRE IMÁGENES SATELITALES Y DE RADAR



Introducción

En 1945, el entonces Secretario de la Sociedad Interplanetaria Británica, Arthur C. Clarke, publicó un artículo acerca de la posibilidad de transmitir señales de radio y televisión a través de largas distancias (transatlánticas) sin la necesidad de cables coaxiales (en el caso de la televisión o relevadores en el de la radio), proponiendo un satélite artificial ubicado a una altura de 36 mil km, que girara alrededor de la Tierra una vez cada 24 horas, de tal forma que se percibiera como fijo sobre un punto determinado y, por lo tanto, cubriendo en su transmisión una fracción de la superficie terrestre. Este artefacto estaría equipado con instrumentos para recibir y transmitir señales entre él mismo y uno o varios puntos desde tierra. Si bien en ese tiempo muchos calificaron el artículo como fantasioso, posteriormente este sistema fue utilizado por la milicia de todo el mundo como un dispositivo estratégico de detección.

En la actualidad, con estos artefactos de percepción remota se puede observar una gran extensión de terreno, pues están muy por encima de donde circulan normalmente los aviones y permiten fotografiar toda la cordillera del Himalaya o de los Andes; conocer el curso de las aguas, desde una pequeña corriente hasta su gran desembocadura en el océano; o explorar y mostrar áreas inaccesibles, como las heladas regiones de los polos y las profundidades marinas, sólo por dar algunos ejemplos.

En el siguiente informe se dará a conocer los estos sistemas de imágenes por satelite y por radar tan utilizados hoy en día.

Objetivos

• Conocer las características los sistemas de imágenes por satélite y por radar.

• Conocer las aplicaciones de cada sistema de imágenes.

• Diferenciar las características de ambos sistemas.

Revisión bibliográfica

Sistema de Imágenes por Satélites Artificiales

Los satélites artificiales son objetos de fabricación humana que se colocan en órbita alrededor de un cuerpo celeste como un planeta o un satélite natural. Son sensores pasivos ya que necesitan energía para emitir su imagen. El primer satélite artificial fue el Sputnik I lanzado por la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957. Desde entonces se han colocado en órbita miles de satélites artificiales muchos de los cuales aún continúan en órbita alrededor de la Tierra. 

Por la curvatura de la Tierra, las estaciones localizadas en lados opuestos del globo no pueden conectarse directamente, sino que han de hacerlo vía satélite. Un satélite situado en la órbita geoestacionaria (a una altitud de 36 mil km) tarda aproximadamente 24 horas en dar la vuelta al planeta, lo mismo que tarda éste en dar una vuelta sobre su eje, de ahí que el satélite permanezca más o menos sobre la misma parte del mundo.

Para emitir una señal a dos lados opuestos del globo, estación terrena que está bajo la cobertura de un satélite le envía una señal de microondas, denominada enlace ascendente. Cuando la recibe, el transpondedor (aparato emisor-receptor) del satélite simplemente la retransmite a una frecuencia más baja para que la capture otra estación, esto es un enlace descendente. El camino que recorre esa comunicación, equiparándolo con la longitud que ocuparía un cable, es de unos 70 mil km, lo cual equivale, más o menos, al doble de la circunferencia de la Tierra, y sólo le toma alrededor de 1/4 de segundo cubrir dicha distancia.

Tipos de Satélites

Dada su gran variedad, existen diversas clasificaciones; la UIT los divide de acuerdo con el tipo de servicio que éstos prestan, de tal manera que los hay fijos, móviles, de radiodifusión, de radionavegación y de exploración de la Tierra.

Edward W. Ploman los distingue en dos grandes categorías:

• Satélites de observación. Para la recolección, procesamiento y transmisión de datos de y hacia la Tierra. 

• Satélites de comunicación. Para la transmisión, distribución y diseminación de la información desde diversas ubicaciones en la Tierra a otras distintas posiciones. 

Para propósitos de estudio es conveniente clasificar los diferentes tipos de misiones satelitales basándose en las características principales de sus órbitas respectivas:

• Satélites geoestacionarios (GEO). Son los que se ubican en la órbita del mismo nombre, sobre la línea del Ecuador y a una altitud de 36 mil km. Son utilizados para la transmisión de datos, voz y video. 

• Satélites no geoestacionarios. Que a su vez se dividen en dos: 

- Los Mediun Earth Orbit (MEO), ubicados en una órbita terrestre media a 10 mil km de altitud. 

- Los Low Earth Orbit (LEO), localizados en órbita más baja, entre 250 y 1500 km de altitud. Tanto los satélites MEO como los LEO, por su menor altitud, tienen una velocidad de rotación distinta a la terrestre y, por lo tanto, más rápida; se emplean para servicios de percepción remota, telefonía etc., por mencionar algunos de sus usos. 

Aplicaciones de las Imágenes de Satélites.

Científicos: Empezaron a lanzase en la década de los años 50, y hasta ahora tienen como principal objetivo estudiar la Tierra -superficie, atmósfera y entorno- y los demás cuerpos celestes. En el inicio de la exploración espacial, se consideró prioritario conocer las condiciones que imperaban sobre un objeto que girara repetidamente alrededor del planeta. Esto era necesario, pues poco tiempo más tarde el propio hombre debería viajar al espacio. Estos aparatos permitieron que el conocimiento del Universo sea mucho más preciso en la actualidad.

Meteorológicos: Estos satélites, aunque se puede afirmar que son científicos, son aparatos especializados que se dedican exclusivamente a la observación de la atmósfera en su conjunto. La comprensión de la física dinámica atmosférica, el comportamiento de las masas nubosas o el movimiento del aire frío o caliente resultan indispensables para realizar predicciones del clima, pues sus efectos impactan de manera irremediable las actividades de los seres humanos aquí en la Tierra. El primer satélite meteorológico fue el Tiros-1 (lanzado en abril de 1960).

De Navegación: Desarrollados originalmente con fines militares al marcar el rumbo de misiles, submarinos, bombarderos y tropas, ahora se usan como sistemas de posicionamiento global (GPS, por sus siglas en inglés) para identificar locaciones terrestres mediante la triangulación de tres satélites y una unidad receptora manual que puede señalar el lugar donde ésta se encuentra y obtener así con exactitud las coordenadas de su localización geográfica. Los satélites actuales dedicados a esta tarea (Transit, Navstar GPS, Tsikada, Parus, Uragan, etc.) utilizan frecuencias bajas y medias que están abiertas al público, lo cual ha posibilitado la aparición de múltiples receptores comerciales. Una de las aplicaciones de estos satélites la realiza con éxito la navegación aérea, que está empezando a aprovecharla en los aterrizajes de las aeronaves, ello le supone una guía económica y muy segura para esas actividades.

Teledetección: Éstos observan el planeta mediante sensores multiespectrales, esto es que pueden sensar diferentes frecuencias o "colores", lo que les permite localizar recursos naturales, vigilar las condiciones de salud de los cultivos, el grado de deforestación, el avance de la contaminación en los mares y un sinfín de características más.

El aumento de la resolución (que permite ver con mayor claridad detalles más pequeños de la superficie) está llegando a extremos insospechados, a tal punto que las fotografías que obtienen pueden tener una clara aplicación militar. Para un mejor aprovechamiento de sus capacidades, los satélites de teledetección se suelen colocar en órbitas bajas y polares, a menudo sincronizadas con el Sol. Desde ellas, enfocan sus sensores, que son capaces de tomar imágenes en varias longitudes de onda o bandas espectrales. 

El satélite toma constantemente imágenes a su paso, engrosando los archivos que se pondrán a disposición del público y servirán como un acervo histórico de la evolución de la superficie terrestre. Entre sus aplicaciones está:

- capa base de catastro – uso GIS de municipios
- desarrollo y planificación urbano
- mapeo / planificación / administración de uso de suelos
- infraestructura – teléfono, alcantarillado, agua potable, electricidad, gas etc.
- alineamientos – carreteras, canales, tuberías etc.
- recursos naturales – forestales, petroleo, minería etc.
- investigación ambiental – cuencas hidrológicas, planos de inundación, vegetación
- agricultura – "agricultura de precisión," clasificación de cultivos etc.
- negocios o geografía empresarial – bienes y raíces, turismo, seguimiento de vehículos, espionaje industrial etc.
- respuestas rápidas a desastres naturales / emergencias
- asuntos militares, tales como planeación / simulación, monitoreo / mapeo de fronteras y otras areas sensitivas

Sistema de Imágenes por Radar

El radar (RAdio Detection And Ranging) es un sensor activo que emite un haz energético de microondas y registra la energía reflejada luego de interactuar con la superficie u objetos. Los radares también son denominados radiómetro activo de microondas y trabajan en banda comprendida entre 0.1cm y 1m del espectro electromagnético.

Gracias a que las longitudes de onda de los radares son mayores al tamaño a la mayoría de las partículas en la atmósfera, éstos puede trabajar en cualquier condición atmosférica, ganando la atención e interés de los científicos para realizar importantes aplicaciones sobre áreas con alta proporción de nubes, como en los países tropicales. También registran datos en cualquier momento, tanto en el día como en la noche, debido a que emiten su propia fuente de energía y no tiene que requerir de la energía solar.

Tipos de Radares

De acuerdo con el tamaño de la antena, los radares pueden dividirse en dos grandes grupos:

- Real Aperture Radar (RAR): Los RAR son equipos donde el tamaño de la antena es controlado por la longitud fisica de la antena. También son conocidos como radares no coherentes. La ventaja de los equipos RAR esta en su diseño simple y en el procesasmiento de los datos. Sin embargo su resolución es pobre para el rango cercano, misiones de baja altitud y longitudes de onda baja. El uso de estos datos estaría limitado para longitudes de onda mas corta y sería difícil aplicarlos a estudios atmosféricos o de dispersión, debido a que las misiones vuelan a baja altitud y su cobertura es pequeña.

- Synthetic Aperture Radar (SAR): Los SAR (Synthetic Aperture Radar) son sistemas de radares coherentes que generan imágenes de alta resolución. Una apertura sintética o antena virtual, consiste en un extenso arreglo de sucesivas y coherentes señales de radar que son transmitidas y recibidas por una pequeña antena que se mueve a lo largo de un determinado recorrido de vuelo u órbita. El procesamiento de la señal usa las magnitudes y fases de la señal recibida sobre sucesivos pulsos para crear una imagen.

La transmisión de las ondas electromagnéticas por un medio es directamente proporcional a la longitud de onda, de esta forma cuanto menor es la frecuencia del radar mayor será su penetración. Esta facilidad permite la obtención de imágenes donde los sistemas que operan en la región del visible y del infrarrojo se muestran ineficientes, principalmente en situaciones de extensa cobertura de nubes como es la región amazónica.
La extensión de la penetración depende de la humedad, de la densidad de la vegetación, bien como de la longitud de onda. De esta manera, longitudes de onda menores interactúan con los estratos superficiales de la vegetación y las longitudes de onda más largas con los estratos inferiores de la vegetación, pudiendo en algunos casos hasta interactuar con el suelo o inclusive con el subsuelo.

Los radares, al tener distintos de imagen, forman diferentes angulos con la superficie, lo cual hace que tengamos que  transformar matemáticamente la imagen formada. Estas transformaciones generalmente son muy tediosas, por esta razón, trabajar con estas imágenes es dificultoso para muchos. 


Aplicaciones de las imágenes de Radar

Geología

- Análisis de estructuras geológicas (fracturas, fallas, pliegues y foliaciones); litotipos, geomorfología (relieve y suelos) e hidrografía para investigación de recursos minerales; 
- Evaluación del potencial de los recursos hídricos superficiales y subterráneos; 
- Identificación de áreas para prospección mineral. 

Agricultura

- Planeamiento y monitoreo agrícola; 
- Identificación, mapeo y fiscalización de cultivos agrícolas; 
- Determinación relativa de la humedad de los suelos; eficiencia de sistemas de irrigación. 
- Cartografía 
- Levantamiento planimétrico (escalas 1:20.000 a 1:50.000); 
- Levantamiento altimétrico (interferometría). 

Bosques

- Gerencia y planeamiento de bosques; 
- Determinación de grandes clases de bosques; 
- Identificación de la acción de determinadas enfermedades; 
- Elaboración de cartografía referente a deforestación; 
- Identificación de áreas de corte selectivo; 
- Estimativa de biomasa. 

Hielo y nieve

- Mapeo/clasificación de hielo; 
- Monitoreo del deshielo-inundaciones. 

Hidrología

- Gerencia y planeamiento de los recursos hídricos; 
- Detección de la humedad del suelo; 
- Interpretación de parámetros hidrológicos: transmisividad, dirección de flujo, permeabilidad, entre otros. 

Medio Ambiente

- Planeamiento y monitoreo ambiental; 
- Identificación, evaluación y monitoreo de recursos hídricos y de los procesos físicos del medio ambiente (intemperismo, erosión, deslizamientos, entre otros); 
- Identificación y análisis de la degradación causadas por mineralizaciones, deposición de residuos, acción antrópica, entre otros; 
- Identificación, análisis y monitoreo de riesgos ambientales. 

Oceanografía

- Monitoreo del estado del mar, corrientes, frentes de viento; 
- Espectro de ondas para modelos numéricos de previsión; 
- Mapeo de la topografía submarina (condiciones específicas); 
- Polución marina causada por derrames de petróleo; 
- Detección de barcos - pesca ilegal; 
- Apoyo para el establecimiento de rutas marítimas. 

Uso de la Tierra

- Planeamiento del uso de la tierra; 
- Clasificación de suelos; 
- Clasificación del uso de la tierra; 
- Inventario, monitoreo (detección de cambios), planeamiento; 
- Patrones de irrigación/déficit hídrico; 
- Salinización de suelos. 

Radares Meteorológicos 

Los radares meteorológicos son los unicos equipos capaces de seguir y predecir el comportamiento de eventos meteorológicos significativos como fuertes tormentas, tornados, granizadas, lluvias, etc.

Discusiones

Después de ver las características y aplicaciones de cada sistema podemos resumir que las imágenes de satélite usan longitudes de onda menores como las del visible e infrarrojo, son accesibles, manejables al tener solo 1 eje e imagen, son sensores que necesitan energía para emitir su imagen (pasivos). Los radares utilizan una longitud de onda mas larga, por esa razón pueden traspasar cuerpos pero, al utilizar mas de 1 eje de imagen, necesita una serie de transformaciones matemáticas para corregir las sus imágenes.

Conclusiones

• Los satélites y los radares son diferentes tipos de sensores remotos por que los primeros necesitan energía para emitir sus imágenes (pasivos), y los segundos la emiten por si solos (activos).

• Los radares utilizan longitudes de onda mas amplias que los satélites, por esa razón, pueden traspasar cuerpos como nubes y tormentas e inclusive llegar a llegar a el subsuelo.

• Por el motivo anterior, los radares, a diferencia de los satélites, pueden ser usados independientemente al las condiciones climática, inclusive pueden ser utilizados de noche.

• Las imágenes de satélites son mas comerciales por que solo utilizan 1 eje de imagen lo que las hacen más manejables, en cambio, las imágenes de radar, tienen la limitante de usar mas de 1 eje de imagen,  necesitan tediosas transformaciones matemáticas para llegar a la imagen correcta, por eso no son tan utilizadas.

• Ambos tipos de imágenes han evolucionado y mejorado a través de los tiempos, en especial las satelitales y en la actualidad cualquier persona puede acceder. Ahora abundan los satélites en el espacio y es más económico accedes a sus imágenes.

• Son muchas las aplicaciones de estas imágenes, si bien comenzaron con un fin bélico ahora se utilizan en meteorología, agricultura, cartografía, teledetección entre otras.

• Es importante recalcar que un sistema no es más importante que el otro ya que cada uno es útil con usos distintos.

Bibliografía 

• Enciclopedia Universal Sopena (Tomo 8). España 1963. EDITORIAL RAMON SOPENA,                             • http://www.landinfo.com/espanol/productos_satellite.htm
• http://www.satimagingcorp.es/svc/imaging.html
• http://www.ciat.cgiar.org/dtmradar/radar1.htm
• http://www.observatorio.unal.edu.co/miembros/docentes/grek/satelite.html
• http://www.cienciasmisticas.com.ar/tecnologia/comunicaciones/radar/index.php
• http://ciberhabitat.gob.mx/medios/satelites/artificiales/que_es.htm

3 comentarios:

Este comentario ha sido eliminado por el autor.

Gracias por el comentario. Que bien que le haya servido.

Saludos,

Publicar un comentario

Compartir

Twitter Delicious Facebook Digg Stumbleupon Favorites