Factores que influyen en la característica de la señal

Algunos factores ligados a la naturaleza de la superficie indagada, o dependientes del sistema tecnológico empleado, influencian la capacidad del objeto de reflejar energía hacia el sensor y, por lo tanto, determinan diferencias en el valor de retrodispersión registrado con la consecuente variación de las características de la imagen producida (Lanfri, 2011).

Los factores que influyen en las características de la señal incluyen parámetros del sistema (ver 2.4.1.13.1) así como parámetros del terreno (ver 2.4.1.13.2) (Martinis, 2010).

2.4.1.13.1

Los parámetros del sistema son parámetros derivados de las características de construcción y operación del SAR (Buemi, 2012), tales como la polarización de la onda (ver sección 2.3.2), la frecuencia del pulso, el ángulo de incidencia (ver sección 2.4.1.4), la dirección de mirada (ver sección 2.4.1.4) y la resolución espacial (ver sección 2.4.1.8.1) (Henderson & Lewis, 1998)

2.4.1.13.2

Los parámetros del terreno son parámetros que afectan los elementos de identificación de la imagen y el análisis de imágenes (especialmente tono y textura) son fundamentales para el proceso de interpretación tanto para la interpretación manual como la asistida por computadora (Henderson & Lewis, 1998), se cuenta en estos parámetros con la rugosidad de la superficie (ver sección 2.4.1.13.2.2), así como la forma y orientación de las estructuras (ver sección 2.4.1.13.2.3).

2.4.1.13.2.1

De acuerdo a las características de la onda incidente y las correspondientes a los objetos presentes en el terreno será el modo particular en que éstas interactúen. Según Martinis (2010), se pueden presentar los siguientes tipos de reflexiones y dispersiones (ver figura 24):

• Reflexión especular: Cuando la señal del radar interactúa con una superficie lisa, esta superficie se comporta como un espejo, es decir la señal incidente y la señal dispersada tienen direcciones opuestas. La señal que vuelve al radar es nula y por lo tanto se visualiza con tonos negros en la imagen (Monela, 2014). La reflexión especular puede convertirse en una reflexión de esquina y esto ocurre en una situación natural. Se observa a menudo si la intersección entre el lado de un iceberg y la superficie del mar, o la combinación de árboles al lado de una superficie reflectante especular, se observa un tono blanco en la imagen del radar, ya que la señal retrodispersada es muy fuerte (Henderson & Lewis, 1998).

• Dispersión difusa de superficie: Este tipo de interacción se produce cuando la superficie que se observa es rugosa. El grado de rugosidad va a influir en la intensidad de la señal de retorno. En la imagen se visualiza en diferentes tonos de grises (Monela, 2014).

• Dispersión de doble rebote: Es el resultado de la interacción de una señal radar con dos superficies lisas y perpendiculares entre sí. Cuando se produce dicho mecanismo, se observa un tono blanco en la imagen del radar, ya que la señal retrodispersada es muy fuerte. Algunos ejemplos de elementos que generan doble rebote son: áreas urbanas, barcos en el agua, tronco de árboles sobre superficies inundadas, etc (Monela, 2014).

• Dispersión en volumen: Está relacionada a procesos de reflexión múltiple dentro de un medio físico denso y homogéneo, tal como la parte superior de la vegetación en un maizal o las copas de los árboles de un bosque. Este tipo de reflexión también puede ocurrir por capas de suelo muy seco, capas de arena o de hielo. La intensidad de la reflexión por volumen depende de las propiedades físicas del medio reflector (particularmente de las variaciones de la constante dieléctrica) y de las características del radar (longitud de onda, polarización y ángulo de incidencia) (CCRS, 2001).

• Dispersión de Bragg: Es la retroreflexión difusa intensificada debido a la combinación coherente de señales reflejadas desde una superficie rugosa que presenta una distribución periódica en la dirección de la propagación de onda y cuyo espaciamiento es igual a la mitad de la longitud de onda proyectada en la superficie (CCRS, 2001).

2.4.1.13.2.2

La rugosidad de la superficie se considera el principal factor que afecta la retrodispersión de radar ya que determina la distribución angular de la dispersión de superficie (ver sección 2.4.1.13.2.1). Superficies lisas (Ulaby et al., 1982), actúan como reflectores especulares (figura 25a). En este caso, el ángulo emergente (θe) es igual al ángulo de incidencia (θi), lo que se traduce en un retorno

de señal muy baja, resultando en píxeles oscuros en los datos del radar. Con un aumento de la rugosidad, la fracción de la dispersión difusa es más grande y, por lo tanto, la componente especular se reduce (Ulaby et al., 1982). En estos casos, la dispersión de la energía incidente ocurre en todas las direcciones, aunque con distinta intensidad y regresa una porción significativa de la energía transmitida de nuevo al sensor (figura 25b). En el caso extremo en que la superficie es muy rugosa, la energía es dispersada por igual en todas las direcciones (figura 25c) (Ulaby et al., 1982; Elachi, 1988).

Según Henderson & Lewis (1998) para definir una superficie rugosa se utiliza el criterio de Rayleigh, donde irregularidades en la superficie son expresadas como el promedio de la altura (hrms) y dependen de la longitud de onda (λ) y el ángulo de iluminación (ø) se define en la ecuación 20.

Figura 25. Tipos de rugosidad sobre la superficie. Reflexión del radar a) Liso, b) Moderadamente rugoso y c)

Fuertemente rugoso. Fuente: Martinis (2010).

Figura 24. Tipos de reflexiones y dispersiones. Mecanismos de dispersión del agua con la superficie de la tierra

bajo diferentes condiciones así como componentes especulares y difusos de superficie de radiación dispersada como una función del ángulo de incidencia y la rugosidad de la superficie. Fuente: Martinis (2010), modificado

Ecuación 20. Criterio de Rayleigh.

h_rms> λ /8 cosϕ (20)

Por ejemplo, para una superficie para que aparezca rugosa en una imagen radar con los siguientes parámetros: λ = 23.5 cm y ø = 21°, debe presentar una rugosidad media mayor que 3.2 cm.

2.4.1.13.2.3

Además de la rugosidad de la superficie de los objetos (ver 2.4.1.13.2.2), su forma y orientación influyen aún más en la señal del radar, por ejemplo, superficies lisas perpendiculares pueden actuar como dispersión de doble rebote (ver sección 2.4.1.13.2.1), que suelen cubrir solo pequeñas áreas de los datos SAR y suelen aparecer como puntos brillantes en la imagen (Raney, 1998).