Caracter´ısticas del sat´ elite Radarsat

Radarsat-2 es un sat´elite de observaci´on de la Tierra lanzado exitosamente el 14 de Diciembre del 2007 por la Agencia Espacial Canadiense (CSA). Radarsat-2 es una continuaci´on de Radarsat-1, lo cual permite contar con datos hist´oricos. El principal contratista del proyecto esMacDonald Dettwiler and Associates (MDA), que previamente ha construido proyectos como el Canadarm. Radarsat-2 es propiedad y est´a operado por la MDA Esta subsecci´on est´a dedicada a presentar algunas caracter´ısticas del sat´elite.

Datos de Radarsat y beneficios de su aplicaci´on:

Radarsat-2 ofrece una serie de beneficios, entre los cuales se pueden mencionar los siguientes:

Provee un set de opciones de resoluci´on espacial que se acomoda a un amplio rango de aplicaciones, RADARSAT ofrece un amplia gama de productos a diferentes escalas y resoluciones que van desde los 3m a los 100m

Incrementa el tiempo de revisita mejorando la eficiencia en el monitoreo, debido a la geometr´ıa de visu- alizaci´on flexible (visi´on de izquierda y derecha)

Ofrece capacidades de cuadripolarizaci´on (HH, HV, VV y VH). Esto permite una mejor discriminaci´on de diferentes tipos de superficies mejorando el reconocimiento y detecci´on de objetos.

Proporciona procesamiento en tiempo casi real (NRT) y entrega electr´onica.

Provee productos digitales georreferenciados que puede ser integrados con otros conjuntos de datos.

Ofrece continuidad de los datos.

Este nuevo sat´elite es ideal para ser utilizado en labores de vigilancia como la detecci´on de barcos, para la clasificaci´on y detecci´on de cambios como por ejemplo de cultivos y para operaciones en tiempo casi real como el monitoreo de emergencias.

¿En qu´e difiere Radarsat de los sensores ´opticos?

Radarsat difiere de sensores ´opticos en el tipo de datos que adquiere y en c´omo estos datos son recogidos. T´ıpicos sensores multiespectrales, como SPOT y LANDSAT, recogen la energ´ıa reflejada por la superficie de la Tierra en longitudes de onda cercanas a las detectadas por nuestros ojos. Estos sensores capturan la energ´ıa reflejada en una o m´as bandas de frecuencia. Cada banda o canal representa una ´unica imagen de la superficie de la Tierra y puede ser interpretado individualmente o en combinaci´on con otras bandas. T´ecnicas de proce- samiento de im´agenes permiten combinar estas bandas para producir una imagen en color de la superficie de la Tierra. Los sensores de radar como Radarsat, ERS, JERS hacen uso de la energ´ıa transmitida en frecuen- cias de microondas. Radarsat opera en una sola frecuencia de microondas, que genera un canal de datos y, en consecuencia, una imagen en blanco y negro. Esta imagen de “un canal” se puede combinar con varias fechas de datos Radarsat (por ejemplo, para detecci´on de cambios) o con datos de otras fuentes. Como un sensor activo, el instrumento SAR de Radarsat transmite un pulso de energ´ıa de microondas directamente hacia la superficie de la Tierra. El sensor SAR mide la cantidad de energ´ıa que regresa al sat´elite despu´es de que este pulso interact´ua con la superficie de la Tierra. A diferencia de los sensores ´opticos, la energ´ıa de microondas de Radarsat penetra en las nubes, lluvia, o niebla, lo que permite recoger datos en la mayor´ıa de las condiciones atmosf´ericas. Radarsat adem´as, puede adquirir im´agenes independientemente de la iluminaci´on solar, es decir funciona tanto de d´ıa como de noche.

Caracter´ısticas de la ´orbita de Radarsat-2

Radarsat-2 tiene la misma ´orbita de Radarsat-1 y el mismo ciclo de repetici´on y trayectoria sobre el terreno y se ubica a una altitud de 798 km. Radarsat-2 esta separado de Radarsat-1 por medio per´ıodo orbital (∼50 min).

Radarsat ´orbita la Tierra catorce veces al d´ıa, usando una ´orbita sincr´onica al sol alba-ocaso (sun-synchronous, dawn-dusk). En las ´orbitas de descenso, el sat´elite cruza el ecuador aproximadamente a las 6:00 hora local, y en las ´orbitas ascendente, el sat´elite cruza el ecuador aproximadamente a las 18:00 hora local (± 15 minu- tos). El tiempo efectivo en el cual el sat´elite pasa por encima de un determinado lugar var´ıan con la latitud (Radarsat International,1995).

Como resultado de su ´orbita, Radarsat ofrece dos direcciones de observaci´on para ver la Tierra. Como Radarsat desciende desde el Polo Norte (una pasada de ´orbita descendente) considera la Tierra desde una

direcci´on mirada-oeste. A medida que asciende desde el polo sur (una pasada de ´orbita ascendente), ve la Tierra desde una direcci´on mirada-este (ver Figura 3.3). En la pasada ascendente, la direcci´on de observaci´on es de aproximadamente 12◦ al Oriente, y en la pasada descendente la direcci´on de mirada es de aproximadamente 12◦ al Occidente (ver figura 3.4). La direcci´on de observaci´on controla la orientaci´on de los haces de radar con respecto a la alineaci´on de las estructuras sobre la superficie de la Tierra (Radarsat International,1995).

Figura 3.3: Direcci´on de observaci´on de RADARSAT. Fuente:Radarsat International(1995)

Figura 3.4: ´Orbitas ascendentes y descendentes de RADARSAT. Fuente:Radarsat International(1995)

El per´ıodo de revisita de Radarsat es de 24 d´ıas. Esto significa que para todos las regiones geogr´aficas, Radarsat demora 24 d´ıas para obtener exactamente la misma imagen (esto es, mismo haz, misma posici´on de haz, misma cobertura geogr´afica). Sin embargo, mediante el uso de m´ultiples modos de haces, las im´agenes pueden ser adquiridas de manera m´as frecuente. Por ejemplo, el modo de haz ScanSAR puede ver un mismo lugar con tanta frecuencia como una vez al d´ıa en las latitudes altas, y en menos de cinco d´ıas en el ecuador (ver Figura 3.5).

El instrumento SAR

La antena Radarsat (de 15m x 1.5m) opera en la frecuencia de microondas (5.3 GHz) y trabaja con una longitud de onda de 5.6 cm, lo que se conoce como banda C. Esta banda que es capaz de penetrar las nubes y la precipitaci´on, permitiendo obtener im´agenes bajo cualquier condici´on meteorol´ogica.

Figura 3.5: Ciclo orbital de 24 horas de RADARSAT usando el modo ScanSAR. Fuente:Radarsat International(1995)

Radarsat-2 es el primer sat´elite SAR comercial (Radar de Apertura Sint´etica) en ofrecer capacidades de cuadripolarizaci´on (quad-pol), es decir, el sistema de radar transmitir´a y recibir´a todas las combinaciones de ondas polarizadas simult´aneamente, produciendo un completo set de datos polarim´etricos (HH, HV, VV y VH). En otras palabras, 4 diferentes canales de polarizaci´on son adquiridos por imagen. Los datos quad-pol retienen la informaci´on de amplitud y de fase de las ondas de radar y la fase relativa entre los canales es tambi´en medida. Las variaciones en la se˜nal de retorno (backscatter) son el resultado de los cambios en la rugosidad de la superficie y la topograf´ıa, as´ı como propiedades f´ısicas, tales como contenido de humedad y propiedades el´ectricas

La polarizaci´on se refiere a la orientaci´on de la onda de radar en relaci´on a la antena SAR. Radarsat-2 puede transmitir las ondas de radar en ambas polarizaciones, Horizontal (H) y Vertical (V) y el sensor puede recibir el retorno de la onda en ambos canales H o V y en algunos casos en ambas polarizaciones inclusive. Esto produce se˜nales co-polarizadas (HH y VV) y se˜nales co-polarizadas cruzadas (HV y VH).

La informaci´on que se obtiene con un set de datos quad-pol mejora la habilidad para caracterizar las propiedades f´ısicas de los objetos y la obtenci´on de propiedades biof´ısicas o geof´ısicas de la superficie de la Tierra.

Modos y posiciones de los haces de Radarsat

El sat´elite Radarsat fue dise˜nado con 10 opciones de im´agenes SAR, o modos de haz. Cada modo de haz ofrece una cobertura diferente de ´area (desde escenas de 20x20km hasta escena de aprox. 500x500km) y una resoluci´on variada (desde 3m hasta 100 m). El instrumento Radarsat tambi´en ofrece una gama de ´angulos de incidencia desde 20◦a 60◦(ver Figura 3.6) lo que permite elegir las posiciones del haz dentro de cada modo 1 (ver Figura3.7). Las opciones b´asicas de productos disponibles de Radarsat son el resultado de combinaciones ´

optimas de modo y posiciones del haz.

El acierto de inferir informaci´on ´util desde una fuente de datos depende del nivel de detalle suministrado por la fuente de datos en comparaci´on con la informaci´on requerida. Los datos de Radarsat tienen la ventaja de 1_{NOTA: Radarsat asigna sus posiciones de haz por rangos de ´angulo de incidencia predefinidos. Un ´angulo de incidencia es el}

´

Figura 3.6: Rango de ´angulos de incidencia de RADARSAT. Fuente:Radarsat International(1995)

Figura 3.7: Modos y posiciones del haz de RADARSAT-1. Fuente:Radarsat International(1995)

proporcionar una amplia gama de productos de diferente escalas y resoluciones. Radarsat tiene siete modos de haz para la adquisici´on de datos. En la elecci´on del modo m´as adecuado, se deber´a tener en cuenta el tama˜no del ´area de inter´es y el tipo de caracter´ıstica(s) que se desea de la imagen (Radarsat International,1995).

Cada modo se define por el ´area que cubre y el nivel de detalle (resoluci´on) disponible.Los modosWide y Standardson ´utiles para monitoreo y programas de mapeo a escalas peque˜nas (1:1.000.000 a 1:100.000), mientras que el modo Fine proporciona un nivel adicional de detalle para proyectos que requieren una escala mayor

Tabla 3.1: Flexibilidad en la elecci´on de productos con RADARSAT-2. Fuente:

http://www.esri chile.com/biblioteca/RADARSAT 2.pdf(2011)

(1:250.000 a 1:50.000). El modoScanSAR, una caracter´ıstica ´unica de Radarsat, ofrece cobertura repetida de grandes ´areas y brinda informaci´on cr´ıtica para la planificaci´on de operaciones estrat´egicas, tales como los buques de enrutamiento a trav´es de las regiones polares o la vigilancia de costas.ScanSAR proporciona informaci´on a escalas en el orden de 1:5.000.000 a 1:250.000 (Radarsat International,1995).

La siguiente tabla resume todas las posibilidades de productos para elegir con Radarsat-2 (tabla 3.1).