Se completa la primera cobertura mundial de TanDEM-X

20 January 2012

TerraSAR-X y TanDEM-XTras 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 alta precisión, que parte de una de única fuente de datos. El Centro aeroespacial alemán (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR) controla ambos satélites radar, genera el modelo de elevación, y es responsable del uso científico de los datos de TanDEM-X.


La misión TanDEM-X: como un reloj

Cobertura TanDEM-X
Por primera vez, el TanDEM-X realiza una
cobertura completa de la Tierra
Como si de patinaje artístico se tratase, durante todo el año pasado los satélites 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 ido capturando la superficie terrestre desde diferentes ángulos, y han transmitido datos radar de alta resolución desde su órbita, a una altitud de 514 kilómetros, a las tres estaciones en tierra: Kiruna (Suecia), Inuvik (Canadá) y O'Higgins (Antártida).

“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 el segmento tierra de TanDEM-X del DLR.

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

Los 'ojos del radar' funcionan con exactitud milimétrica

Comparativa con SRTM
Si comparamos el modelo de elevación del
Shuttle Radar Topography Mission
(SRTM)
del 2000, y los datos
capturados por
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 muy patente.
Además, se pueden observar los cambios
de los últimos 10 años; la actividad
minera ha progresado de forma
considerable.
Esta misión es única en su género, y de gran complejidad, incluso para ingenieros con mucha experiencia. “Tras el lanzamiento de TanDEM-X el 21 de junio de 2010, hubo una fase de pruebas que se alargó durante seis meses, en la cual estudiamos meticulosamente al satélite y su comportamiento en una órbita cercana a la Tierra, y se realizó el trabajo de calibración”, recuerda Zink. Durante este tiempo, TanDEM-X comenzó a volar en formación con su gemelo idéntico, TerraSAR-X, que se lanzó en 2007. El 14 de diciembre de 2010 comenzó la parte operativa de su misión, la recopilación de datos para el modelo de elevación de alta precisión.

El sistema 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 de calidad, requiere una coordinación muy 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 de 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, tras recoger estos 'datos básicos' al final del proceso para generar un mapa mundial en 3D, éstos ya son de muy alta calidad.

A mediados de 2013, TanDEM-X y TerraSAR-X habrán conseguido completar la captura de la superficie terrestre -aproximadamente 150 millones de kilómetros cuadrados- varias veces. La intención es crear un modelo de elevación 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 suficiente calidad durante el primer sobrevuelo. “El nivel de precisión depende de cómo refleje el terreno los pulsos transmitidos transmitidos por el radar -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, pensando en los meses venideros.

Primer mosaico TanDEM-X de Islandia
Primer mosaico TanDEM-X de Islandia

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 de TanDEM-X se utilizan para investigaciones relacionadas con la utilización de la superficie terrestre 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 de 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 en el mundo natural. El trabajo realizado por estos dos satélites 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.