Un paso más cerca de mapear la Tierra en 3D

Se completa la primera cobertura mundial de TanDEM-X
TerraSAR-X and TanDEM-X radar satellites in space

Tras un año en servicio, el satélite de observación de la Tierra alemán TanDEM-X, junto con su satélite gemelo TerraSAR-X han mapeado la totalidad de la superficie terrestre por primera vez. Los datos se utilizan ahora para crear el primer modelo digital de elevación en 3D de única fuente y alta precisión. El Centro aeroespacial alemán(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR) controla ambos satélites por radar, genera el modelo de elevación y es responsable del uso científico de los datos del TanDEM-X.

La misión TanDEM-X: como un reloj

TanDEM-X First Coverage

Por primera vez, el TanDEM-X realiza una cobertura completa de la Tierra

Como si estuvieran haciendo ballet sobre hielo, durante todo el año pasado los satélites por radar alemanes TanDEM-X y TerraSAR-X, se han ido moviendo por el espacio en formación de proximidad, a veces con sólo unos cuantos cientos de metros de separación. Franja a franja, han grabado la Tierra desde diferentes ángulos y han transmitido datos de radar de alta resolución desde su órbita, a una altitud de 514 kilómetros, a las tres estaciones de tierra: Kiruna (Suecia), Inuvik (Canadá) y O'Higgins (Antártica).
“La misión va mejor de lo esperado y no ha habido ninguna interrupción no prevista en el vuelo en formación programado de los dos satélites. Todos los mecanismos de seguridad funcionan de forma robusta y estable”, comenta entusiasmado Manfred Zink, gestor del proyecto para los segmentos de tierra del TanDEM-X del DLR.

A lo largo de 2011, la distancia entre los dos satélites se fue reduciendo hasta el valor mínimo permitido de 150 metros.

Los 'ojos del radar' funcionan con exactitud milimétrica

TanDEM-X Opencast Mine Jülich, Germany

Si comparamos el modelo de elevación de la Misión Topográfica de Radar a Bordo de Transbordador (SRTM) del 2000 y los datos capturados por el TanDEM-X en la mina de lignito a cielo abierto de Hambach, próxima a la ciudad alemana de Jülich, la mejora en exactitud queda demostrada de forma impresionante. Además, se pueden observar los cambios de los últimos 10 años; la actividad minera ha progresado de forma considerable.

Esta misión satélite es la primera de su tipo y sigue siendo única, además de de gran complejidad, incluso para ingenieros con mucha experiencia. “Tras el lanzamiento del TanDEM-X el 21 de junio de 2010, hubo una fase de pruebas de seis meses, en la cual sometimos al satélite y su comportamiento a escrutinio en una órbita cercana a la Tierra y se realizó el trabajo de calibración”, recuerda Zink. Durante este tiempo, el TanDEM-X comenzó a volar en formación con su gemelo idéntico, el TerraSAR-X, que se lanzó en 2007. El 14 de diciembre de 2010 comenzó la parte operativa de la misión, la recopilación de datos para el modelo de elevación de alta precisión.

El sistema de radar observa el terreno desde dos puntos diferentes en el espacio, con lo cual consigue una 'percepción de profundidad' de forma semejante a la visión binocular de los humanos. “La generación de datos de elevación exactos requieren una coordinación precisa de datos desde y entre ambos satélites”, explica Gerhard Krieger, ingeniero de sistemas para la misión TanDEM-X. Las diferencias, por ejemplo, en la longitud de cable de los dos instrumentos radar, así como la distancia entre los dos satélites, necesita ser calibrada de forma muy precisa. “Resulta un desafío realmente importante, si consideramos que una variación de un milímetro puede causar hasta un metro de error en la elevación”, dice Krieger.

Las franjas de terreno grabadas por los satélites se procesan en modelos de elevación, que miden 50 por 30 kilómetros. Gracias a una calibración ultra exacta, cuando se recogen estos 'datos básicos' al final del proceso para generar un mapa mundial en 3D, estos ya son de muy alta calidad.

A mediados de 2012, TanDEM-X y TerraSAR-X habrán conseguido completar la superficie terrestre de la Tierra -aproximadamente 150 millones de kilómetros cuadrados- varias veces. La intención es crear un modelo de elevación en 3D excepcionalmente exacto, global y homogéneo que promete ser de igual interés tanto para propósitos comerciales como científicos.

La calidad de datos depende de la reflectancia del terreno

Inicialmente, se planificaron por lo menos dos ciclos completos de cobertura de la superficie terrestre. Algunas partes, por ejemplo como ocurre en la casi totalidad de la masa terrestre de Australia, se grabaron por el dúo de satélites con calidad suficiente durante el primer sobrevuelo. “El nivel de precisión depende de cómo refleje el terreno los pulsos del radar transmitidos -y después recibidos- por los satélites”, explica Manfred Zink. Por ejemplo, el Sáhara es más difícil de grabar porque la señal literalmente 'se hunde en la arena' y se pierde. En las regiones de vegetación densa, como por ejemplo en la selva tropical, se precisan imágenes adicionales y un ajuste cuidadoso de la distancia entre los satélites. “Nos quedarán algunas áreas en blanco en el mapa, pero por supuesto intentamos minimizar estas lagunas”, afirma Zink, al pensar en los siguientes meses.

TanDEM-X Iceland Mosaic

El primer mosaico de Islandia realizado gracias a TanDEM-X

Un mejor entendimiento de la Tierra como sistema

Queremos llegar a un mejor entendimiento de la Tierra como sistema y emplear los datos para, por ejemplo, la investigación sobre el clima y el tráfico

Irena Hajnsek Coordinadora científica de la misión TanDEM-X

En 2011, Irena Hajnsekdio 'luz verde' a 166 de las solicitudes de investigación entregadas al DLR. “La mayoría provenían de los EE.UU. y Alemania. Las capacidades del TanDEM-X se usan para tratar cuestiones de uso de la tierra y vegetación, hidrología, geología y glaciología”, explica Hajnsek.

Los dos satélites de observación de la Tierra también pueden generar información sobre la altura de la línea de nieve o los cambios en las masas de hielo en las dos regiones polares, así como ofrecer mapas geológicos de regiones sujetas a actividad volcánica y/o sísmica. Se puede medir la velocidad de buques o vehículos de carretera, así como los cambios del mundo natural. El trabajo realizado por estos dos satélites por radar también resulta valioso para la agricultura. “Basándonos en la altura y estructura de una planta -como por ejemplo la colza- es posible llegar a conclusiones sobre su calidad y biomasa”, afirma Hajnsek.

 

Primera cobertura mundial del TanDEM-X

¿Sabía usted que?

La misiónTanDEM-X generará un Modelo Digital de Elevación (MDE) de calidad, exactitud y cobertura sin precedentes. Este modelo de elevación homogéneo estará disponible para la superficie total terrestre de la Tierra, es decir, 150 millones de kilómetros cuadrados, en 2014. La exactitud de este MDE mundial va a superar la de cualquier modelo de elevación basado en satélites disponible en la actualidad y ofrecerá una exactitud de altura vertical de 2 m (10 m de exactitud absoluta) en un raster de 12mX12m