Ciencia y tecnología

La estación terrena de imágenes satelitales – Puebla

El objetivo de la estación terrena de imágenes (ETI) Advanced Very Hihg Resolution Radiometer (AVHRR) del Consejo Estatal de Ciencia y Tecnología del Estado de Puebla, en colaboración con la Secretaría de Gobernación, está orientado al análisis, identificación e información de los aspectos relacionados a las ciencias de la tierra y atmosféricas.

La estación permite obtener información general de los diversos satélites localizados en la vecindad espacial terrestre; mediante software específico, es posible procesar e identificar variables y constantes en la superficie de regiones determinadas.

En la obtención y seguimiento de estudios meteorológicos, geológicos, ecológicos y edafológicos, las imágenes de satélite permiten analizar, en función del tiempo, los cambios que se generan regionalmente (actividad meteorológica, deforestación, fallas geológicas, actividad volcánica, rendimiento agrícola, crecimiento urbano, entre otras diversas observaciones sistemáticas).

Una estación tipo AVHRR opera con la vinculación entre el software de obtención de imagen y la capacidad del radiómetro del satélite, de manera que el satélite «ve» en diferentes canales que corresponden a distintas longitudes de onda, es decir, el satélite recoge información y la envía a tierra en diferentes frecuencias que corresponden básicamente a las temperaturas de una determinada zona, con un tipo de suelo, vegetación o estructura geológica. Los canales que se manejan para la recepción e identificación de imágenes son del uno al cinco; el canal uno con rango visible y los otros infrarrojos (térmico).

La estación utiliza el sistema digital High Resolution Picture Transmission (HRPT) con resolución de 1.1 kilómetros cuadrados por pixel en el nadir del satélite, es decir, en la línea imaginaria trazada entre el objetivo del radiómetro y un punto en tierra. Para aclarar el concepto, suele decirse que cualquier objeto que mida más o igual que 1.1 km por lado, es registrado por el sistema.

Las imágenes con resolución de 1.1 km por lado sirven para realizar estudios globales, lo que nos permite trabajar a una escala regional 1:2,000,000; transmitida por los satélites estadounidenses de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) y con un sistema similar, los satélites rusos de la serie Meteor.

En particular, la estación terrena capta los satélites NOAA-12, NOAA-14 y NOAA-15 en sus diferentes canales.

Las imágenes son capaces de mostrar la absorción de la radiación visible; dos bandas del espectro, la azul (430 nm) y la roja (60 nm) muestran la cantidad de energía absorbida. En contraste, la banda del infrarrojo cercano (750-1100 nm) actúa justo de forma inversa. La mayor absorción del rojo y azul, junto con la fuerte reflexión del infrarrojo cercano, es la diferencia espectral de la respuesta de todo el suelo, y es utilizada como forma de diferenciación de las superficies con y sin vegetación.

Los satélites NOAA y Meteor se hallan establecidos en órbitas intermedias y pasan por un mismo punto cada 14 días, sus puntos orbitales fijos son ambos polos, recorren una órbita completa cada 90 minutos; sin embargo recorren áreas diferentes en cada paso, la imagen de estos satélites polares es captada a una altura media de al menos 840 km por encima de la superficie terrestre. El arreglo óptico y la relación con la altitud del satélite, proporcionan imágenes que barren áreas de dos mil 700 km por lado.

Las imágenes pueden procesarse en una banda en la región espectral visible (rojo, 0.55-0.90 µm), una en la infrarroja cercana (0.72-1.0 µm), una en la infrarroja media (3.55-3.93 µm) y una/dos en la infrarroja térmica (10.5-11.5/12.5).

Con esta información es posible realizar estudios, por ejemplo de geología, que con un despliegue de imágenes de satélite en perspectiva, es la base para inferir las relaciones geométricas que guardan diferentes unidades litoestratigráficas, así como discriminar la litología con ayuda de las características multiespectrales de las imágenes de satélite.

Las técnicas y criterios interpretativos utilizados no difieren sustancialmente de aquellos utilizados en la fotointerpretación tradicional de fotografías aéreas; método comúnmente aceptado, y que también es considerada, al igual que la interpretación de imágenes de satélite, una técnica de percepción remota.

En condiciones de estudio normal, se utilizan dos opciones para extraer la información: el método fotogramétrico y el método espectral.

Por ejemplo, las imágenes infrarrojas deben entenderse como un mapa de temperaturas, en el que cada color indica una variable térmica, el cual está relacionado con un rango de altitudes de los topes de las nubes, ángulo de incidencia de los rayos solares, tipo de terreno y cubierta vegetal. El radiómetro del satélite mide los niveles de radiación, los cuales dependen de la temperatura del objeto radiante (nubes, suelo u océano), y a estos niveles de radiación que son clasificados por rangos, se les asigna un color.

Un procedimiento rutinario es observar los diferentes colores y las formas de los contornos, así es posible inferir los tipos de nubes y su extensión vertical y horizontal, de manera que se puede establecer con poco rango de error el comportamiento de la precipitación en una región determinada. En este sentido, los contornos de color blanco indican nubes más altas que los contornos de color amarillo, más frías las primeras que las segundas. Hay que tomar en cuenta que en la atmósfera hasta la tropopausa, la temperatura disminuye con el aumento en la altura. Si se observa un contorno blanco, de forma redonda, probablemente debajo del mismo se hallen nubes que producen lluvias fuertes y tormentas eléctricas.

En la gama de colores, las nubes más frías y más altas corresponden al color blanco y las nubes más calientes y más bajas corresponden al color lila claro.

Las zonas que aparecen en tono gris claro corresponden a nubes muy bajas, en algunos casos, niebla o contaminantes como el caso de algunos incendios forestales muy grandes.

Las imágenes procesadas con estación de recepción HRPT, han sido calculadas a partir de un modelo estructural del software Sufer. El índice de vegetación normalizado (IVN) se calcula a partir de las bandas uno y dos (rojo e infrarrojo reflejado) de las imágenes obtenidas por el sensor AVHRR de los satélites NOAA.

Con el fin de reducir el número de dimensiones propias de las medidas multiespectrales a una sola dimensión (cobertura edafológica y geológica), se han definido los índices de vegetación, es decir, combinaciones de bandas espectrales, cuya función es realzar la contribución de la vegetación en función de la respuesta espectral de una superficie y atenuar la de otros factores como suelo, iluminación, atmósfera, etcétera.

Basándose en la diferencia de reflectancia del suelo que nos muestra 20 por ciento en la banda visible y 60 por ciento en el infrarrojo cercano (correspondiendo la banda dos al infrarrojo cercano y la banda uno al visible) de la región del espectro de las imágenes, el intervalo de valores obtenidos para identificar las imágenes, varía entre menos uno y más dos.

De ellos, sólo los valores positivos corresponden a zonas de vegetación. Los valores negativos, generados por una mayor reflectancia en el visible que en el infrarrojo, pertenecen a nubes, nieve, agua, suelo desnudo y rocas.

Las imágenes procesadas nos permiten detectar y seguir condiciones meteorológicas, geológicas, topográficas, análisis de usos de suelo, efectos urbanos y riesgos naturales (volcanes, terremotos, inundaciones e incendios), entre otros.

En condiciones de buen tiempo, las nubes se observan sobre las cordilleras y los valles toman un color negro que indica poca nubosidad o ausencia de la misma.

La digitalización por medio de fractales y el mapa base del contorno topográfico, se obtienen por medio de las imágenes recibidas procesadas por el programa Surfer que permite teselar utilizando coordenadas UTM (en metros), y coordenadas geodésicas (longitud, latitud y altitud), con aproximadamente 24 mil pares de coordenadas, las características del terreno y los fenómenos sociales o naturales que ocurren en la superficie.

Con estas herramientas, la Secretaria de Gobernación incorpora tecnología espacial para tener referencias del medio físico y adoptar estrategias en casos de fenómenos tropicales que afecten al estado de Puebla, en particular las sierras Norte y Negra. El sistema permite el seguimiento preciso de depresiones, tormentas y huracanes, así como examinar las regiones boscosas.

Un desarrollo a corto plazo permitirá evaluar algunos parámetros agrícolas y vigilancia de fallas geológicas de interés, así como la observación en la banda infrarroja del comportamiento de pequeños flujos de lava en el interior del cráter del Popocatépetl o algunos de los volcanes activos en el centro del país. Las imágenes AVHRR pueden ser aplicadas a múltiples propósitos donde el territorio sea el tema central con todas sus variables.

Suscribete al Boletin

PAÍSES QUE NOS ESTÁN VIENDO