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Earth from space

Introducción al radar de apertura sintética

24 de enero, 2023 | Elizabeth Ashley Menezes

Artículo originalmente publicado en el Blog de ArcGIS bajo el nombre de "Introduction to Synthetic Aperture Radar


¿Qué te viene a la mente cuando imaginas una imagen de satélite?

Si es una foto de la tierra tomada a vista de pájaro, entonces tú, como muchos otros, estás más familiarizado con las imágenes satelitales que son una “imagen óptica”. Este tipo de imágenes utiliza "detección pasiva", lo que significa que el sol actúa como una fuente de luz para capturar la luz visible. Funciona de manera similar, la cámara de nuestro teléfono toma una foto sin el flash habilitado. Desafortunadamente, cuando el sol cae o hay nubes en el cielo, un satélite con un sensor óptico no puede obtener imágenes claras . En los casos en que la luz del día o el clima son un problema para los sensores ópticos, los satélites con sensores de radar de apertura sintética (SAR) pueden ayudar y brindar soluciones para problemas del mundo real. Esto significa que ahora podemos estudiar lugares en los polos donde el Ártico está oscuro durante los meses de invierno o en regiones tropicales donde hay mucha humedad y cobertura de nubes.

 

Un ejemplo de una imagen óptica con nubes presentes y una imagen SAR clara de la bahía de Balikpapan, Indonesia (Fuente: LANDSAT 8 y Sentinel-1).

     

 

¿Para qué se puede utilizar el SAR?

Dado que SAR puede penetrar a través de la oscuridad, las nubes y la lluvia, puede usarse para detectar cambios en el medio ambiente debido a eventos naturales o inducidos por el hombre, como inundaciones, derrames de petróleo, deforestación, detección de barcos y hielo marino (por nombrar algunos) . 

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¿Cómo funciona SAR?

Los sensores SAR utilizan "detección activa" , que no dependen del sol como fuente para producir una "imagen SAR". Este sensor envía señales a la superficie de la Tierra y las señales reflejadas que regresan al sensor se denominan “retrodispersión medida”. Una imagen SAR es simplemente una representación 2D de la retrodispersión medida.  

 

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Un sensor óptico (izquierda) solo funciona con cielos despejados y soleados. Un sensor SAR (derecha) puede funcionar durante el día y la noche, e incluso cuando hay nubes.

 

El tipo de señal que envía el sensor es un pulso de energía electromagnética que puede “ver” a través de las nubes, el humo y la lluvia. La longitud de onda de la señal determina la profundidad de penetración; Cuanto más larga es la longitud de onda, más profunda puede penetrar la señal y ver a través de la vegetación de un terreno.

 

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Dentro de la gama de microondas.

 

Pero espera, ¿qué es exactamente el radar de apertura sintética?

Primero, comenzaré explicando “Radar”. RADAR son las siglas de Radio Detection and Ranging. El sensor del satélite transmite pulsos de energía de radiofrecuencia para detectar objetos y determinar la distancia (alcance) relativa al satélite. 

Eso solo deja la parte de "Apertura sintética". 

Usando tecnología óptica, podemos ajustar la apertura de una cámara, apertura a través de la cual viaja la luz, para aumentar el brillo y la resolución de una foto para capturar una imagen más clara. 

 

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Aumentar el tamaño de apertura de la cámara para un sensor determinado permite que entre más luz, lo que aumenta la resolución de las imágenes.

 

La "apertura" en SAR utiliza conceptos similares a los de una cámara en el sentido de que al aumentar la apertura aumenta la resolución. Sin embargo, en este caso la apertura tiene que ver con cuánta energía puede recibir una antena, y la resolución es una resolución espacial. Dado que una antena de satélite tendría que ser cientos de veces más grande en tamaño para capturar imágenes de la superficie de la Tierra (que sería ridículamente grande y físicamente imposible de poner en órbita), simulamos "sintéticamente" una gran apertura. Mientras el satélite orbita , el sensor SAR envía y registra varios pulsos al suelo a medida que pasa sobre un área. Este registro de datos avanzado, combinado con técnicas de procesamiento de señales, permite que un sensor SAR con una antena corta alargue sintéticamente su antena, lo que mejora su resolución espacial para producir una única imagen SAR de alta resolución.

 

¿Cuales son los beneficios?

En resumen, en cualquier momento y en cualquier lugar, el SAR se puede utilizar para ubicar y cartografiar la Tierra, caracterizar los cambios a lo largo del tiempo y rastrear objetos en movimiento. Como se mencionó anteriormente, SAR se puede utilizar para detectar cambios en el medio ambiente debido a eventos naturales o inducidos por el hombre, como inundaciones , derrames de petróleo , deforestación , detección de barcos y hielo marino. Sin embargo, hay muchas más aplicaciones SAR además de estas. Dicho esto, junto con el equipo de imágenes y sensores remotos de Esri, te invito a explorar los nuevos y emocionantes conocimientos que pueden proporcionar los datos SAR.

Si deseas explorar algunas aplicaciones que utilizan datos SAR y profundizar en el mundo de SAR, visita StoryMap: Guía: fundamentos del radar de apertura sintética (SAR) .


SOBRE LA AUTORA

Elizabeth Ashley Menezes

¡Hola Mundo! ¡Elizabeth aquí para compartir mi mundo con el mundo, un mapa a la vez! Soy ingeniera de productos ráster en el equipo de imágenes y sensores remotos. Me enfoco y trabajo en el diseño y desarrollo de UX/UI de capacidades basadas en RADAR y SAR en Esri. Mi educación es en geofísica y mi trabajo de tesis se centró en comprender las ocurrencias de terremotos inducidos utilizando datos sísmicos e imágenes satelitales. Como defensora de la comunicación científica, disfruto cerrando la brecha entre la ciencia y el diseño, combinando mi conocimiento técnico con mi buen ojo para el diseño para crear una ciencia hermosa.

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