Exploración del espacio

INTRODUCCION

El año que simboliza la entrada de la teledetección en la era moderna es 1957 con el lanzamiento del satélite Sputnik, primer satélite artificial puesto en órbita alrededor de la Tierra por la Unión Soviética.

La observación sistemática de la Tierra desde el espacio se inicia en el año 1960 con el lanzamiento del satélite TIROS-I, primer satélite meteorológico con una cámara de televisión de baja resolución, que permitía a los meteorólogos discriminar entre nubes, agua, hielo y nieve. La familia de satélites TIROS, rebautizados como NOAA a partir de 1970, sigue todavía en actividad.

El vuelo tripulado Apolo 9 (1969) realizó la primera experiencia de fotografía orbital multiespectral para el estudio de los recursos terrestres.

Los resultados obtenidos en el estudio de recursos naturales terrestres con los datos de los primeros satélites meteorológicos y las misiones espaciales tripuladas, impulsaron el desarrollo por la NASA del programa ERTS (Earth Resources Technological Satellite) conocido también como LANDSAT.

El primer satélite específicamente dedicado a teledetección es el norteamericano LANDSAT 1 que fue puesto en órbita el 23 de julio de 1972 y estuvo operativo hasta principios de 1978. El último de la serie, el LANDSAT 7 se lanzó al espacio el 15 de abril de 1999.

A partir de los datos suministrados por los LANDSAT, son numerosos los países que han decidido disponer de medios propios de teledetección. Entre estos destacan los satélites SPOT francés, RADARSAT canadiense, el MOS de Japón, el IRS de la India y el ERS de la Agencia Espacial Europea.

La teledetección

es al mismo tiempo una herramienta de inventario (por ejemplo de la ocupación y uso del suelo), de análisis y predicción (meteorología), de ayuda a la prevención (en agricultura) y de espionaje militar. Campos todos ellos de gran importancia económica y política.

Actualmente, hay permanentemente en órbita decenas de satélites de observación de la Tierra que generan miles de imágenes cada día para aplicaciones de uso civil y militar.

1 SENSORES REMOTOS Y SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA

SENSORES REMOTOS Y TELEDETECCIÓN

Los sensores remotos son sistemas o instrumentos para captar información de un objeto a distancia (remote sensor). La teledetección o percepción remota (remote sensing) se refiere a la adquisición de datos de la superficie terrestre con un sensor remoto, y al procesamiento e interpretación de esos datos. Más específicamente, la teledetección es la captación de las características físicas de la superficie terrestre, basada en mediciones de radiación reflejada y emitida de cada componente de esa superficie.

Hasta la década del sesenta, la superficie terrestre era estudiada regionalmente mediante las fotografías aéreas registradas por medio de cámaras fotográficas aerotransportadas, con información del espectro visible. Durante las últimas décadas se produce un importante avance de la teledetección con el desarrollo de sensores como los sistemas de barrido multiespectral y los sistemas activos de microondas, que permiten registrar información en otras regiones del espectro electromagnético, y en formato digital. El lanzamiento del primer satélite de recursos

naturales en 1972 permitió iniciar el estudio de la superficie de la Tierra desde una perspectiva multiespectral.

Las imágenes registradas desde satélite proporcionan una información muy útil en los trabajos de cartografía geológica debido a la visión sinóptica de grandes áreas en idénticas condiciones de iluminación, especialmente en la detección de estructuras y accidentes de dimensiones regionales. Los avances tecnológicos mejoraron la resolución espacial y la visión estereoscópica de los sensores satélites, permitiendo realizar una interpretación más precisa en cartografías a mayores escalas.

El carácter multiespectral y digital de la información registrada por los sensores remotos dio lugar a los estudios espectrales que permiten discriminar determinadas litologías. Los datos multiespectrales proporcionan una información muy útil para establecer diferencias en suelos y rocas en base a su composición mineralógica. Por ejemplo: detección de arcillas, de materiales limoníticos y de carbonatos. Las pendientes de las curvas de reflectividad y la posición de los rasgos de absorción en el visible e infrarrojo de estos minerales, permiten caracterizar la respuesta espectral de las rocas que los contienen, cuya detección es crítica en exploración geológica minera.

La periodicidad de registro de información multiespectral satelital es otro factor importante en estudio de fenómenos dinámicos, tales como procesos de sedimentación costera, erupciones volcánicas, procesos de erosión y desertización y seguimiento de cambios geoambientales.

Gráfico 1.

A: Fuente de energía, pasiva o activa

B:

Trayectoria y su interacción con la atmósfera

C: Incidencia en la superficie terrestre

D: Satélite

E: Ciclo de toma y descarga de datos

F: Estación terrena de preproceso

G: Información al usuario

DATOS LANDSAT

En 1972 se puso en órbita el primer satélite diseñado para el estudio de los recursos terrestres, el ERTS-I posteriormente denominado LANDSAT 1. La secuencia continuó hasta 1999, con el LANDSAT 7. Los primeros 3 satélites se situaron a una altitud de 920 Km, barriendo la superficie de la Tierra cada 18 días y obteniendo información simultánea de áreas de 185 x 185 km, con una resolución espacial (píxel) de 79 m, mediante el sensor MSS (Multispectral Scanner System), que registraba información en 4 bandas espectrales.

La segunda generación de satélites LANDSAT (4 y 5), operan a una altitud de 705 Km y tienen una revisita cada 16 días. Incluyen al sensor TM (Thematic Mapper), que registra la radiación en 7 bandas espectrales, incrementando en calidad y cantidad la información proporcionada por los satélites LANDSAT, con una mejora en la resolución espectral, espacial y radiométrica. La resolución es de 30 m en las bandas del visible e infrarrojo cercano, y de 120 m en el térmico.

El LANDSAT 7 fue puesto en órbita el 15 de abril de 1999, el barrido de la superficie terrestre es cada 16 días. Tiene 2 sensores, uno multiespectral (TM+ o Thematic Mapper Plus),) con 6 bandas de 30 m de resolución y una banda termal de 60 m de resolución, y un sensor pancromático (PAN), con resolución de 15 m.

DATOS ASTER

ASTER (Advanced Space-borne Thermal Emission and Reflection

Radiometer) es un sensor satelital de imágenes ópticas de alta resolución geométrica y radiométrica, transportado por el satélite TERRA, puesto en órbita el 18 de diciembre de 1999. El Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón (METI) impulsó el desarrollo del Proyecto ASTER, con el fin de obtener datos geológicos más detallados y estudiar fenómenos que pudieran producir un impacto ambiental a nivel global, como por ejemplo la actividad volcánica. El sensor ASTER tiene un ancho de barrido (swath) de 60 kilómetros y 4 características principales:

Amplio rango espectral con 14 bandas distribuidas en tres subsistemas independientes que registran datos de las regiones del espectro correspondiente al visible e infrarrojo cercano (VNIR), infrarrojo medio o de onda corta (SWIR) y del infrarrojo termal (TIR). En el VNIR posee 3 bandas (0.52 - 0.86 µm), 6 bandas en SWIR (1.6 - 2.43 µm) y 5 bandas en TIR (8.125 - 11.65 µm).

Alta resolución espacial. Las bandas 1, 2 y 3 del VNIR tienen 15 metros de resolución; las bandas 4, 5, 6, 7, 8 y 9 del SWIR tienen 30 metros de resolución; y las bandas 10, 11, 12, 13 y 14 del TIR tienen 90 metros de resolución.

Capacidad estéreo Along-Track. Las bandas 3N y 3B del VNIR permiten obtener pares estereoscópicos a lo largo del camino orbital de cada escena, con una relación B/H=0.6; la precisión en el posicionamiento de un punto dado del modelo digital de elevaciones (DEM) en altura es de 15m (3s) y la precisión referida a la geolocación (x, y) del DEM es menor de 50m (3s).

Vistas laterales (pointing) de -8,55º / +8,55º en SWIR y TIR y hasta

-24º / +24º en VNIR: La revisita es cada 16 días, pero en caso de emergencias, tales como actividad volcánica, deslizamientos, inundaciones e incendios entre otras, pueden programarse registros de datos sobre el área afectada cada 2 días, mediante vistas laterales del sensor de hasta 24º en el VNIR.

Si bien las características de los datos ASTER son aplicables a estudios de todos los recursos naturales en general, las capacidades espectrales, radiométricas y geométricas del sensor fueron diseñados para estudios geológicos más exhaustivos.

Permite la discriminación litológica, la visualización regional de las estructuras geológicas y la identificación de áreas de alteración mineral. Dentro de estas últimas, permite la caracterización de las principales asociaciones minerales por su contenido en arcillas, sílice y óxidos de hierro.

Otra herramienta fundamental y de gran valor para estudios geológicos es la capacidad de generar a partir de datos ASTER, un modelo digital de elevaciones (MDE) de cada escena. A partir del MDE es posible generar una gran variedad de productos, como ser cartas topográficas, mapas de riesgo geológico, por ejemplo a

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