Teledetección, la ciencia de los satélites

La teledetección es una ciencia nueva que presenta conexiones importantes con la astronomía, puesto que buena parte de los estudios actuales sobre los planetas pueden considerarse como una utilización de la misma hacia otro soporte diferente del terrestre. En este artículo se presentan sus métodos de trabajo y algunas aplicaciones, haciendo especial énfasis en su utilidad para el trabajo astronómico.

La teledetección como ciencia espacial.

El satélite NOAA-14.

El método de trabajo en teledetección conjuga dos disciplinas clásicas: la Física, encargada de diseñar los sensores más apropiados para los fenómenos que se desean medir y de producir unas imágenes precisas, libres de errores y calibradas; y la Geografía, que se encarga de su integración e interpretación. Es una disciplina plenamente objetiva -en cuanto que se basa en magnitudes medibles y en hipótesis contrastables-, que requiere una buena capacidad de análisis y síntesis, y que ofrece a la sociedad resultados directos que mejoran nuestra vida. Dentro de la teledetección podemos englobar a productos meteorógicos, como los satélites Meteosat, Tiros- NOAA y Nimbus, a aplicaciones destinadas a mejorar los rendimientos agrícolas, al cartografiado del terreno, al control de las sequías y los desastres naturales, a la búsqueda de nuevos yacimientos mineros, a la gestión forestal, a la ordenación del territorio, y un largo etcétera que no ha hecho más que comenzar.

Un principio básico: el análisis de la luz.

Combinación de canales e histograma.

En la figura 1 se pueden ver tres imágenes de satélite (arriba) tomadas en diferentes longitudes de onda, como si antepusiéramos un filtro de color a una cámara convencional. Lo que se ve en cada imagen es diferente: es cierto que las formas básicas permanecen, pero el brillo relativo de unos puntos con otros varía. Esta diferencia, nos proporciona información sobre lo que hemos observado (con nuestros ojos sólo veríamos lo que aparece en la tercera imagen, aunque en colores).

Combinando imágenes tomadas con estos filtros diferentes, las longitudes de onda, podemos diferenciar muchas cosas. En meteorología, por ejemplo, se puede distinguir entre nubes altas y bajas, y medir la temperatura de los diferentes pisos de la atmósfera, lo cual es muy importante para predecir el tiempo. En los estudios agrícolas, podemos saber qué zonas tienen más agua que otras, como en la figura 1 (abajo), en la que las zonas verdes representan cultivos de secano y las rojas de regadío, o podemos, con la ayuda de muchos filtros, llegar a especificar si lo que tenemos ahí son tomates o lechugas, y hasta el estado de crecimiento en el que se encuentran. También es posible, mediante cálculos complicados, establecer el riesgo de incendio de una zona, o determinar qué áreas se inundarán si crece un río determinado.

Otra de las técnicas habituales en teledetección es el cálculo de índices y promedios sobre un conjunto temporalmente amplio de imágenes. Como se ve en la figura 2, se puede calcular el estado medio de, por ejemplo, la vegetación en un periodo dado, o, poniendo otro ejemplo de fuera de nuestro planeta, establecer un mapa de albedos medios de Marte para estudiar la dinámica atmosférica a mesoescala.

Mapa del estado de la vegetación usando varias imágenes.

La superficie de Marte.

La teledetección fuera de la Tierra.

Dicho así, el proceso parece sencillo, pero no lo es. Detrás de cada corrección hay una fuerte base teórica, y cada aplicación requiere técnicas a menudo originales. En la teledetección hay una parte de técnica pura y otra de experiencia, la de la interpretación de lo que uno está viendo en función de sus conocimientos.

Por otra parte, la teledetección utiliza unas técnicas de tratamiento digital de imágenes que son comunes a la astronomía. Desde la eliminación del ruido de fondo hasta el filtrado de las imágenes en el dominio de la frecuencia mediante la transformada de Fourier, pasando por la conocida ecualización del histograma o la utilización de filtros de paso bajo para extraer elementos de la imagen.

Tratamientos de la imagen. Los perfiles.

Tratamiento digital de imágenes. Análisis fisiográfico.

Imagen Meteosat del 16 de abril de 1999.

Un ejemplo: la meteorología.

En investigación, el uso de las imágenes meteorológicas es muy importante. En la meteorología terrestre (pero lo mismo se podría decir de la marciana) las imágenes no se utilizan solas, sino que se combinan con otros datos -los mapas de vientos, por ejemplo (figura 3) en los que unos vectores equiespaciados indican la magnitud, dirección y sentido del viento de cada capa de la atmósfera-, y con los productos que se obtienen de las propias imágenes. Y es que la utilidad de tener digitalizada la información es que podemos jugar con ella: una conjunto de 3 imágenes NOAA de diferentes canales, calibradas geométrica y radiométricamente pueden transformarse, mediante los algoritmos adecuados -el split window usualmente- en una carta que nos da la temperatura a 30 cm. del suelo de cuadrados de 1x1 km. Y con esa temperatura y los datos de presión y de humedad que también nos da el satélite podemos establecer un modelo de la circulación atmósferica o estimar, haciéndolo a lo largo de toda una estación, la producción de la próxima cosecha de tomates.

El trabajo visual también es útil. Hay verdaderos tratados de interpretación de las imágenes meteorólogicas, en los que se explica como, a partir de los canales térmicos, visibles, infrarrojos y ultravioletas se pueden distinguir tanto los tipos de nubes como los procesos asociados a cada una, la evolución probable que va a seguir una borrasca, y las posibilidades de aguaceros o bajadas súbidas de la temperatura. El método es complicado, y se requiere un buen conocimiento previo de la dinámica atmosférica y de la climatología de las zonas, pero la inclusión de las imágenes de satélite ha supuesto un avance muy importante para esta rama de la Ciencia.

Conclusión.

Mapa de vientos.

Sin embargo, a pesar de que aquí sólo podemos hilvanar los campos en los que actualmente se desenvuelve la teledetección (y nos hemos dejado muchos que no tienen relación con la astronomía: seguimiento de cultivos forestales, de especies marinas, corrientes oceánicas, etc.), lo que sí podemos es animar a los aficionados a la astronomía a acercarse a este mundo. Lo que se puede aprender de tratamiento digital de imágenes es útil para todo aquel que quiera realizar algo útil hoy en día, los conocimientos necesarios para el relieve terrestre valen para otros cuerpos rocosos del sistema solar, y las técnicas físicas para la captación y proceso de la información también son comunes.

Por otro lado, la teledetección, como ciencia, es muy joven, y aún hay parcelas que los profesionales no podemos cubrir porque es necesario ocuparse primero de lo más cercano, nuestro planeta Y nuestro planeta es muy grande.

Bibliografía

1. Manual of Remote Sensing. American Society of Photogrammetry. 1990. 2 vol. Cuenta con unos capítulos dedicados a los planetas. Un clásico, aunque carísimo.
2. Remote Sensing and Image Interpretation. Lillesand & Kiefer. 1994. Tal vez el mejor libro de iniciación, con una buena progresión de conocimientos.