SERVICIO DE INFORMACION AGROALIMENTARIA Y PESQUERA. Satélites Spot

Transcripción

1 Satélites Spot 1

2 Satélites SPOT El sistema está en operación desde 1986, fecha del lanzamiento del primer satélite Spot. Spot 2 se le unió en orbita en Enero de 1993, seguido por Spot 3 en Septiembre de 1993, Spot 4 en Marzo de 1998, Spot 5 en Mayo de 2002 y próximamente Spot 6 y 7. Spot es actualmente líder a nivel mundial en distribución de imágenes de satélite y productos derivados, con aplicaciones en Agricultura, Cartografía, Catastro, Estudios Ambientales, Planeamiento Urbano, Telecomunicaciones, Forestal, Geología, Exploración de Gas y Petróleo e Ingeniería Civil. Los satélites SPOT con el sensor multiespectral HRV (XS) integrado tienen un rango de la longitud de onda verde hasta el Infrarrojo Cercano. La cobertura HRV (XS) en sus primeros satélites es en tres bandas espectrales, con una resolución espacial de 20 metros. El satélite Spot lleva un sensor pancromático (HRV-P) que cubre desde el rango espectral del Verde hasta el rojo del espectro visible es una sola franja del terreno con 10 metros de resolución, ambos sensores cubren una franja de 60 Km. a lo largo de la trayectoria orbital. 2

3 Los sensores Spot tienen la capacidad única de poder ser dirigidos hasta 27 a la izquierda o derecha de la trayectoria orbital. Esta característica permite vistas repetidas, fuera del nadir, de una misma franja del terreno, produciendo imágenes estereopares. Características Spot La constelación Spot ofrece una capacidad de adquisición que permite tener diariamente una imagen de cualquier punto del globo. El instrumento HRS de Spot 5 permite asimismo la adquisición simultánea de pares estereoscópicos. Spot en órbita Cada satélite Spot se coloca sobre una órbita polar, circular, heliosincrónica y en fases con la relación a la Tierra. Orbita Polar Altitud: 832 Km. Inclinación 98 (órbita cuasi polar) Número de revoluciones: 14+5/26 por día Periodo de revolución: 101 minutos Diferencia en el ecuador entre dos trazas consecutivas en el suelo: Km. Duración de un ciclo: 26 días Número de revoluciones por ciclo:369 3

4 Orbita en fases SERVICIO DE INFORMACION Cada satélite Spot observa una zona dada cada 26 días. Durante estos 26 días, efectúa un número entero de revoluciones (369) y sus trazas sobre la superficie de la Tierra repiten las primeras (el satélite efectúa 14+5/26 revoluciones por día). Este tipo de órbita se denomina en fases. Estructura de Spot La carga útil de cada satélite Spot está constituida por dos instrumentos ópticos idénticos, registradores de datos y un sistema de transmisión de imágenes hacia las estaciones de recepción terrenas. El satélite Spot 5 transporta además un instrumento HRS (Alta resolución estereoscópica) para la adquisición simultánea de pares de imágenes estereoscópicas. Los instrumentos ópticos de alta resolución de los satélites Spot (HRV Alta resolución visible en Spot 2; HRVIR Alta resolución visible infrarroja en Spot 4 y HRG Alta resolución geométrica en Spot 5) pueden efectuar observaciones oblicuas, hasta +/- 27 de la vertical del satélite. La orientación de entrada de cada instrumento puede telecontrolarse desde las estaciones terrenas, permitiendo así observar las regiones particulares que no están necesariamente en la vertical del satélite. 4

5 Resolución espacial y espectral de Spot 5

6 Instrumento HRS El instrumento HRS (Alta resolución estereoscópica) embarcado en Spot 5 es un instrumento dedicado a la adquisición simultánea de pares estereoscópicos de un corredor de 120Km. de ancho (ancho de la escena observada centrada en la traza del satélite) por 600 Km. (longitud máxima de una escena), con una banda espectral pancromática de una resolución de 10m (muestreo a lo largo de la traza: 5 m). El ángulo de visión de los telescopios es de ± 20. Instrumento de Alta Resolución Estereoscópica (HRS) 6

7 El instrumento de Vegetación embarcado en Spot 4 (Vegetación 1) y en Spot 5 (Vegetación 2) es un instrumento de observación terrestre de campo amplio (2.250 Km. de corredor con una resolución de 1 Km.) y una alta resolución radiométrica. Utiliza las mismas bandas espectrales que el instrumento de alta resolución HRVIR / HRG, a las que se le agrega una banda experimental B0, para las aplicaciones oceanográficas y las correcciones de la atmosfera. Memoria de estado En Spot 4 la capacidad de cada uno de los dos registradores embarcados de 22 a 40 minutos y adición de una memoria de masa de alrededor de 10Gb. que mejora la fiabilidad global del registro a bordo y aumenta la vida útil y la capacidad de almacenamiento. En Spot 5, una memoria de estado sólido de 90Gb. (registro posible de 200 escenas). Instrumento complementario Doris (Determinación de Órbita y Radioposicionamiento Integrados por Satélite): este sistema probado a partir de Spot 2, permite determinar, después de un cálculo en tierra, la posición del satélite con una precisión superior a 10 cm. Pastel (Pasajero Spot de Telecomunicaciones Láser): es un elemento del experimento Silex (Semiconductor Intersatellite Link Experiment) de la Agencia Espacial Europea, embarcado en Spot 4. Se trata de un sistema de comunicaciones que utiliza transmisores y receptores láser de estado sólido. En diciembre de 2002, Pastel permitió efectuar las primeras transmisiones a tierra de imágenes de alto caudal por vía óptica. 7

8 Repetitividad de las observaciones Las posibilidades de observación oblicua de Spot permiten la adquisición de escenas en el interior de un corredor de 900 Km. Está técnica permite aumentar la frecuencia de observaciones de un mismo punto en el curso de un mismo ciclo. Esta frecuencia varía en función de la latitud: en el ecuador, la misma región puede ser observada 7 veces durante los 26 días del ciclo orbital. A una latitud de 45, una región puede ser observada 11 veces durante un ciclo orbital, es decir 157 veces por año, lo que corresponde a un promedio de 2.4 días con un intervalo que de ubica en un máximo de 4 días y un mínimo de 1 día. Observación oblicua: estereoscopia y accesibilidad 8

9 Resumen General de Spot 9

10 Instrumento de alta resolución 10

11 Resolución y modos espectrales Resolución y modo espectral en 2.5 m color Los productos de 2.5m en color provienen del satélite Spot 5. Corresponden a la fusión de dos imágenes distintas, una de ellas en modo pancromático de 2.5m y la otra en modo multiespectral de tres bandas de 10m. Dado que la imagen de 2.5m es en si misma el resultado de la fusión de dos imágenes de 5.0m, para producir el producto 2.5m color es necesaria la adquisición simultánea de tres imágenes por parte de uno de los dos instrumentos HRG. La imagen obtenida es asimilable a una imagen color de 3 bandas de 2.5m en la geometría de la imagen pancromática. Extracto de escena 2.5 m color 11

12 Resolución y modo espectral en 2.5m Blanco y Negro Los productos de 2.5m blanco y negro provienen del satélite Spot 5. Corresponden a la creación de una imagen de 2.5m a partir de dos imágenes pancromáticas de 5m, adquiridas simultáneamente por un mismo instrumento HRG por medio de un detector especifico instalado en cada instrumento HRG. La imagen obtenida mediante tratamiento en tierra es una imagen pancromática de 2.5m en la geometría de las dos imágenes de 5m. La banda pancromática de Spot 5 está comprendida entre 0.48 y 0.71 µm. Extracto de escena 2.5m blanco y negro 12

13 Resolución y modo espectral en 5.0m en color Los productos de 5.0m color provienen del satélite Spot 5. Corresponden a la fusión de dos imágenes distintas, adquiridas simultáneamente por un mismo instrumento HRG, una de ellas en modo pancromático de 5.0m y la otra en modo multiespectral de tres bandas de 10m. La imagen obtenida es asimilable a una imagen color de 4 bandas de 5.0m, en la geometría de la imagen pancromática. Extracto de escena 5.0 m color 13

14 Resolución y modo espectral en 5.0. blanco y negro Los productos de 5.0m blanco y negro provienen del satélite Spot 5. Corresponden a l modo pancromático que se caracteriza por una observación realizada en una sola banda espectral situada en la parte visible del espectro electromagnético. Extracto de escena 5.0 m blanco y negro Resolución y modo espectral en 10 m color Los productos de 10 m color provienen del satélite Spot 4 como de Spot 5 En Spot 4, corresponden a la superposición de dos imágenes distintas, adquiridas simultáneamente por el instrumento HRVIR, una de ella en modo monoespectral de 10m y la otra en modo multiespectral de 20m. Siendo las dos imágenes, dada la construcción de la cámara, directamente superponibles, la definición de una imagen 10m color es relativamente fácil. La imagen obtenida es asimilable a una imagen 10m color, 4 bandas. 14

15 En Spot 5, los productos de 10m color corresponden al modo multiespectral, que se caracteriza por una observación realizada simultáneamente en cuatro bandas espectrales, idénticas a las de Spot 4. Extracto de escena 10.0 m blanco y negro Extracto de escena 10.0m color Resolución y modo espectral en 10 m blanco y negro Los productos de 10m blanco y negro provienen de los satélites Spot 1 a 4. Corresponden a una observación realizada en una sola banda espectral situada en la parte visible del espectro electromagnético. En este modo, el tamaño de los pixeles en el nivel de tierra es de 10m. 15

16 Resolución y modo espectral en 20 m en color Los productos de 20m color provienen de los satélites Spot 1 a 4. Corresponden al modo multiespectral que se caracteriza por una observación realizada simultáneamente en tres bandas espectrales en Spot 1,2 y 3, o en cuatro bandas espectrales en Spot 4. Gracias a la combinación de datos emitidos por los satélites Spot 1 a 5, resulta posible generar datos a 4 niveles de resolución (20m, 10m, 5m y 2.5m), en modo blanco y negro y color, para un campo de observación sin modificaciones de 60Km en el nivel de la tierra. Extracto de escena 20 m color 16

17 Niveles de procesamiento y precisión de localización Nivel 1 A El preprocesamiento de nivel 1 A consiste en corregir los errores radiométricos originados en las diferencias de sensibilidad entre detectores elementales del instrumento de captura de imagen (igualación radiométrica). No se aplica ninguna corrección geométrica. Se trata de un nivel de preprocesamiento cuasi-grueso. Precisión En los satélites Spot 1 a 4, los datos auxiliares (coordenadas del centro de la escena y de las cuatro esquinas) permiten localizar la imagen en el nivel de tierra con una precisión mejor que 350m. En Spot 5 ofrece un mejor conocimiento de la altitud del satélite, permite aumentar considerablemente la precisión de localización de las imágenes, que pasa entonces a 50m. Los errores de paralaje debidos a al relieve no son tenidos en cuenta en el cálculo de estas precisiones de localización. 17

18 Nivel 1 B SERVICIO DE INFORMACION El preprocesamiento de nivel 1B consiste en aplicar correcciones radiométricas idénticas a las del nivel 1 A (igualación radiométrica) y geométricas. Los procesamientos geométricos consisten en corregir la imagen de las distorsiones internas causadas por las condiciones de captura de imagen (variación de la actitud del satélite, efecto panorámico, curvatura y rotación de la tierra, etc.) Precisión La imagen permanece localizada con una precisión equivalente al nivel 1 A. Los errores de paralaje debidos al relieve no son tenidos en cuenta en el cálculo de estas precisiones de localización. Nivel 2 A En el nivel 2 A, la escena se rectifica en la proyección cartográfica estándar (UTM, WGS84), sin utilización de puntos de apoyo. Se trata del nivel inicial en la gama de productos cartográficos. En Spot 4, la altitud de rectificación es constante sobre toda la escena; en Spot 5, se utiliza un MDE mundial con mallas de 1 Km. de lado. Las correcciones geométricas se basan en un modelo de remuestreo teniendo en cuenta las distorsiones debidas a las condiciones de captura de imagen y las transformaciones necesarias para tranponer la imagen a la proyección cartográfica estándar UTM WGS84. Este modelo se calcula sobre la base de los parámetros de la captura de imagen conocidos a priori (efemerides del satelire, actitud, etc.), sin provisión de mediciones exteriores. 18

19 Precisión SERVICIO DE INFORMACION Para una escena de altitud constante, la precisión de localización es la del nivel 1 B, es decir, en Spot 1 a 4, mejor que 350 m y en Spot 5 mejor que 50 m. Nivel 2 B (Precisión) En nivel 2 B es un nivel geocodificado: la escena se presenta en una proyección cartográfica dada y el uso de puntos de apoyo (medidos sobre una carta o surgidos de levantamientos topográficos) permite mejorar la localización de los puntos en el nivel de tierra. Las correcciones geométricas se basan en un modelo de remuestreo que tienen en cuenta las distorsiones debidas a las condiciones de la captura de imagen y las transformaciones necesarias para transportar la imagen a la proyección cartográfica deseada. Precisión El error de localización depende directamente de la calidad de los documentos cartográficos utilizados para la toma de puntos de apoyo. Estos surgen generalmente de cartas topográficas o de mediciones de GPS, de acuerdo con la disponibilidad de los documentos sobre el área. El error de localización es, entonces, en general inferior a 30 metros, en la altitud de rectificación o con un terreno llano. 19

20 Nivel 3 (u Orto) Este nivel de preprocesamiento es un nivel geocodificado, como el nivel 2 B. También llamado ortoimagen, el producto de nivel orto corrige los errores residuales de paralaje debidos al relieve, gracias a la utilización de un MDE (modelo digital de elevaciones). Las correcciones geométricas, llamadas orto-rectificaciones, se basan en un modelo de remuestreo que tienen en cuenta las distorsiones debidas a las condiciones de captura de imagen (efemérides, actitud, et.) y las transformaciones necesarias para transponer la imagen a la proyección cartográfica requerida. Se basan en una modelización de la dinámica de vuelo del satélite y en información geográfica o cartográfica, constituida por puntos de apoyo y un modelo digital de elevaciones (MDE) que permite corregir el error de paralaje debido al relieve. Precisión El error de localización depende entonces directamente de la calidad de los modelos y puntos de apoyo utilizados. 20

21 Aplicaciones de imágenes Spot Sector Agrícola En el sector agrícola constituye hoy en día un campo de interés especialmente sensible, tanto desde el punto de vista social económico y ambiental. Las imágenes satelitales se han vuelto indispensables en numerosos campos: inventarios agrícolas, predicciones de rendimientos, control del estado fitosanitario de la vegetación y de la humedad del suelo, etc., al favorecer un seguimiento objetivo, global y preciso de los recursos. Ordenamiento territorial E lo relacionado a la ordenación territorial, la administración y el control de los medios de evolución es una de las mayores preocupaciones de la ordenación territorial. Las imágenes ofrecen un acceso rápido y económico a una información precisa, homogénea y actualizada de los territorios estudiados. Cartografía y Catastro Con respecto a la Cartografía y Catastro, menos de la mitad de las tierras emergidas se encuentran cartografiadas a una escala topográfica (mejor que 1:100,000) y una buena cantidad de esas cartas son obsoletas o inexactas: las imágenes satelitales de observación de la tierra se han vuelto indispensables para la creación y la actualización confiable y rápida de las cartas topográficas de mediana y gran escala. 21