La percepción remota consiste en adquirir información de un objeto o fenómeno sin hacer contacto físico con el mismo. Comúnmente utilizamos este término para referirnos a la observación de la Tierra a través de cámaras y otros tipos de sensores, como son los radares y las cámaras térmicas, montados en aviones o satélites. La información adquirida con estos sensores es de gran utilidad para muchos y diferentes tipos de aplicaciones, como son la agricultura, la minería, desastres naturales, monitoreo de bosques, detección de aguas contaminadas, monitoreo de glaciares y muchas más. Para saber qué tipo de imagen satelital necesitamos para una aplicación en específico es necesario conocer sus principales características de acuerdo al sensor con el que se adquieren, por ejemplo una cámara en el visible, y de acuerdo a estas características es el uso que se les da. A continuación se describen las principales características de las imágenes satelitales.
Imagen “Blue Marble” de la Tierra tomada con el sensor VIIRS (visible-infrarojo) del satélite Suomi NPP de la NASA.
Resolución Espacial. Las imágenes tomadas con los satélites GOES de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA, por sus siglas en Inglés) de los Estados Unidos tienen una resolución espacial de 1 km cuadrado. La resolución espacial corresponde al área sobre la Tierra que cubre cada pixel de la imagen. Con imágenes de esta resolución espacial es posible analizar el clima a nivel regional, por ejemplo en todo México. En contraste con las imágenes anteriores, las imágenes tomadas con el satélite comercial RapidEye tienen la capacidad de cubrir cinco metros cuadrados de área de la Tierra en cada pixel de la imagen y se utilizan para estudios de cobertura de suelo, monitoreo de inundaciones o determinar el daño a cultivos provocado por inundaciones o granizo. Otros satélites toman imágenes con una resolución espacial de 61 cm cuadrados, con la cual es posible trabajar en aplicaciones de catastro y otras que involucran la identificación de estructuras.
Resolución Espectral. Otra característica muy importante de los sensores utilizados en los satélites es la radiación electromagnética que pueden distinguir. Ésta va desde los rayos gamma (de menor longitud de onda), los rayos X, la luz ultravioleta, luz visible (a la que el ojo humano es sensible y se compone de las bandas rojo, verde y azul), los rayos infrarrojos, las microondas y radiofrecuencia. Las diferentes bandas del espectro, y el ancho de cada banda adquirida por el sensor, determinan la resolución espectral de la imagen satelital. Algunos de los sensores trabajan con radiación electromagnética en el intervalo del visible (como nuestras cámaras digitales), el infrarrojo (cercano infrarrojo y térmico) mientras otros con microondas (radar). Las imágenes que se componen de varias bandas en el espectro electromagnético se conocen como imágenes multiespectrales. Tenemos satélites que tienen una combinación de bandas del visible e infrarrojo. La combinación de bandas es determinante en el tipo de aplicaciones que se les da a las mismas. Por ejemplo, las imágenes en el visible las podemos utilizar para identificar estructuras y una combinación de bandas del visible y el cercano infrarrojo son ideales para identificar vegetación. Con las imágenes de radar es posible identificar estructuras aún de noche y cuando existe nubosidad y lluvia.
Resolución Temporal. Otra característica relevante de las imágenes es la periodicidad con la que se pueden obtener. Es decir, cada cuánto tiempo podemos obtener una imagen del mismo lugar con el mismo satélite. Esta es la resolución temporal de la imagen satelital. Dependiendo de este periodo de tiempo es la capacidad que tendremos para detectar cambios en esa región. La detección de cambios en imágenes satelitales se utiliza para identificar zonas deforestadas, cómo se extiende una inundación y cómo progresa un cultivo, entre otras.
Resolución Radiométrica. Por último, cada pixel de cada banda de la imagen satelital representa un valor que determina la cantidad de radiación electromagnética que refleja el área del objeto que cubre. La cantidad de valores diferentes para representar un pixel de la imagen corresponde a la resolución radiométrica de la imagen.
Dependiendo de las características anteriores, nos podemos dar una idea de las aplicaciones de percepción remota en las que las podemos utilizar. Una de las aplicaciones más importantes en la historia de la percepción remota ha sido en desastres naturales. Incluso existen mecanismos internacionales para facilitar ayuda a una nación cuando ocurre un desastre. Esta ayuda consiste en proporcionar imágenes satelitales de manera gratuita a la entidad a cargo y si ésta, por alguna razón no tiene la capacidad de procesarla, también se presta ayuda para dicho procesamiento y se les entregan los productos derivados. Estos productos son los mapas temáticos que se utilizan para tomar decisiones en casos de inundaciones, terremotos, maremotos, huracanes, y otros.
Inundaciones
A continuación describimos cómo se ha utilizado la percepción remota en el caso de inundaciones, un desastre que afectada a muchas poblaciones al rededor del mundo.
Prevención. Las imágenes satelitales se utilizan para crear mapas de riesgo de los diferentes tipos de desastres naturales incluyendo las inundaciones, los deslaves y terremotos. Con ellas es posible identificar aquellos lugares propensos a inundación de acuerdo a las características del terreno, los flujos de agua y la capacidad de absorción del suelo. En el modelado de inundaciones tomamos en cuenta la ubicación y particularidades de los flujos de agua (como un río), la elevación del terreno para reconocer a qué lugares llegará el agua cuando se desborde el río y pronosticar que profundidad tendrá el agua en dichos lugares. En esta aplicación la percepción remota se utiliza para:
– Crear mapas temáticos del lugar de interés como es una ciudad y la ruta que sigue un río. En este caso se puede utilizar una imagen en el visible, como las que vemos en los sitios de mapas de internet (Google Maps).
– Construir el modelo digital del terreno que posteriormente se utiliza para obtener una representación (3D) de la superficie analizada. Este modelo se puede calcular a partir de datos obtenidos con sensores de radar (interferometría con radar) o a partir de dos imágenes de satélite del mismo lugar pero tomadas con diferente ángulo (esteroscopía).
– Determinar el flujo de agua mediante un modelo hidrológico que se construye a partir del modelo digital del terreno.
– Encontrar poblaciones que se verán afectadas por la inundación. Esto se hace al comparar el modelo de inundación con un mapa de poblaciones identificadas también a partir del análisis de imágenes satelitales.
De esta manera es posible dar una herramienta a las instancias tomadoras de decisiones para que reubiquen a las personas que viven en lugares peligrosos y/o que construyan algún tipo de barrera para que el agua no llegue a esos lugares. En el caso del ejemplo anterior nos referimos a lugares propensos a inundaciones.
Monitoreo. Una vez que la inundación se ha generado, es necesario hacer un monitoreo de cómo progresa el fenómeno. Por ejemplo, determinar cómo se extiende o cómo se reduce. En caso de que se extienda, debemos buscar rutas para evacuar nuevas zonas que alcance la inundación, encontrar rutas de rescate y también construir barreras para evitar que la inundación afecte otras zonas pobladas. En este caso se utilizan las imágenes satelitales para:
– Crear los mapas de inundación de manera periódica.
– Crear mapas de cambios para determinar cómo ha cambiado la inundación, ¿ha aumentado o disminuido el área dañada inundada?
De esta manera la percepción remota se ha utilizado exitosamente en el caso de inundaciones y otros tipos de desastres naturales.
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