Imágenes satelitales

Las imágenes satelitales (también imágenes de observación de la Tierra , fotografías espaciales o simplemente fotografías satelitales ) son imágenes de la Tierra recopiladas por satélites operados por gobiernos y empresas de todo el mundo. Las empresas de imágenes satelitales venden imágenes mediante licencias a gobiernos y empresas, como Apple Maps y Google Maps .

Las primeras imágenes desde el espacio fueron tomadas en vuelos suborbitales . El vuelo V-2 lanzado por Estados Unidos el 24 de octubre de 1946 tomó una imagen cada 1,5 segundos. Con un apogeo de 65 millas (105 km), estas fotos fueron de una distancia cinco veces mayor que el récord anterior, las 13,7 millas (22 km) de la misión del globo Explorer II en 1935. ^[1] Las primeras fotografías satelitales (orbitales) de la Tierra fueron tomadas el 14 de agosto de 1959 por el Explorer 6 estadounidense . ^{[2] [3]} Las primeras fotografías satelitales de la Luna podrían haber sido tomadas el 6 de octubre de 1959 por el satélite soviético Luna 3 , en una misión para fotografiar el lado oculto de la Luna. La fotografía de la canica azul fue tomada desde el espacio en 1972, y se ha vuelto muy popular en los medios y entre el público. También en 1972, Estados Unidos inició el programa Landsat , el mayor programa de adquisición de imágenes de la Tierra desde el espacio. En 1977, el sistema de satélites KH-11 de Estados Unidos adquirió las primeras imágenes satelitales en tiempo real . El satélite Landsat más reciente, Landsat 9 , se lanzó el 27 de septiembre de 2021. ^[4]

Todas las imágenes satelitales producidas por la NASA son publicadas por el Observatorio de la Tierra de la NASA y están disponibles gratuitamente para el público. Varios otros países tienen programas de imágenes satelitales y un esfuerzo europeo colaborativo lanzó los satélites ERS y Envisat que llevan varios sensores. También hay compañías privadas que proporcionan imágenes satelitales comerciales. A principios del siglo XXI, las imágenes satelitales se volvieron ampliamente disponibles cuando varias compañías y organizaciones ofrecieron software asequible y fácil de usar con acceso a bases de datos de imágenes satelitales.

Las imágenes de satélite tienen numerosas aplicaciones en una variedad de campos.

• Clima : Guían a los meteorólogos en la predicción de patrones, el seguimiento de tormentas y la comprensión del cambio climático .
• Oceanografía : Al medir las temperaturas del mar y monitorear los ecosistemas, las imágenes satelitales revelan información sobre la salud de nuestros océanos y el clima global.
• Agricultura y pesca : Los datos satelitales ayudan a localizar poblaciones de peces, evaluar la salud de los cultivos y optimizar el uso de los recursos para una industria agrícola y pesquera próspera.
• Biodiversidad : Los esfuerzos de conservación aprovechan la tecnología satelital para mapear hábitats, monitorear cambios en los ecosistemas y proteger especies en peligro de extinción.
• Silvicultura : los datos satelitales potencian la silvicultura sostenible mediante el seguimiento de la deforestación, la evaluación de los riesgos de incendio y la gestión eficaz de los recursos.
• Paisaje : El análisis de los patrones de uso del suelo con imágenes satelitales apoya la planificación urbana y facilita las iniciativas de desarrollo sostenible.

Otros usos menos comunes incluyen la búsqueda de anomalías, una técnica de investigación criticada que implica la búsqueda de fenómenos inexplicables en imágenes satelitales. ^[5]

El espectro de imágenes satelitales es diverso e incluye luz visible, luz infrarroja cercana, luz infrarroja y radar, y muchas otras. Esta amplia gama de frecuencias de luz puede proporcionar a los investigadores grandes volúmenes de información útil y valiosa. Además de las aplicaciones satelitales mencionadas anteriormente, estos datos pueden servir como poderosas herramientas educativas, hacer avanzar la investigación científica y promover una comprensión más profunda de nuestro medio ambiente. Esto demuestra que las imágenes satelitales proporcionan información valiosa y pueden promover el desarrollo global.

Esta sección duplica el alcance de otros artículos , específicamente Teledetección#Características de los datos . Analice este tema y ayude a introducir un estilo de resumen en la sección reemplazando la sección con un enlace y un resumen o dividiendo el contenido en un nuevo artículo. ( Febrero de 2019 )

Existen cinco tipos de resolución en el análisis de imágenes satelitales para teledetección: espacial, espectral, temporal, radiométrica y geométrica. Campbell (2002) ^[6] los define de la siguiente manera:

• La resolución espacial se define como el tamaño de píxel de una imagen que representa el tamaño del área de superficie (es decir, m2 ⁾ que se mide en el suelo, determinada por el campo de visión instantáneo (IFOV) de los sensores.
• La resolución espectral se define por el tamaño del intervalo de longitud de onda (es decir, el tamaño de los segmentos discretos del espectro electromagnético) y el número de intervalos que mide el sensor.
• La resolución temporal se define por la cantidad de tiempo (por ejemplo, días) que transcurre entre los períodos de recopilación de imágenes para una ubicación de superficie determinada.
• La resolución radiométrica se define como la capacidad de un sistema de imágenes para registrar muchos niveles de brillo (por ejemplo, contraste ) y la profundidad de bits efectiva del sensor (número de niveles de escala de grises) y generalmente se expresa como 8 bits (0–255), 11 bits (0–2047), 12 bits (0–4095) o 16 bits (0–65 535).
• La resolución geométrica se refiere a la capacidad del sensor satelital para captar imágenes de una parte de la superficie de la Tierra en un solo píxel y se expresa típicamente en términos de distancia de muestreo del terreno (GSD, por sus siglas en inglés). GSD es un término que contiene las fuentes de ruido óptico y sistémico en general y es útil para comparar qué tan bien un sensor puede "ver" un objeto en el terreno dentro de un solo píxel. Por ejemplo, la GSD de Landsat es de aproximadamente 30 m, lo que significa que la unidad más pequeña que se asigna a un solo píxel dentro de una imagen es de aproximadamente 30 m x 30 m. El último satélite comercial (GeoEye 1) tiene una GSD de 0,41 m. Esto se compara con una resolución de 0,3 m obtenida por algunos de los primeros satélites de reconocimiento militares basados ​​en películas, como Corona . ^{[ cita requerida ]}

La resolución de las imágenes satelitales varía según el instrumento utilizado y la altitud de la órbita del satélite. Por ejemplo, el archivo Landsat ofrece imágenes repetidas con una resolución de 30 metros del planeta, pero la mayoría de ellas no han sido procesadas a partir de los datos brutos. El Landsat 7 tiene un período de retorno medio de 16 días. Para muchas áreas más pequeñas, se pueden obtener imágenes con una resolución de hasta 41 cm. ^[7]

Las imágenes satelitales a veces se complementan con fotografías aéreas , que tienen una resolución mayor, pero son más caras por metro cuadrado. Las imágenes satelitales se pueden combinar con datos vectoriales o raster en un SIG, siempre que las imágenes se hayan rectificado espacialmente para que se alineen correctamente con otros conjuntos de datos.

Las imágenes satelitales de la superficie de la Tierra son de suficiente utilidad pública como para que muchos países mantengan programas de imágenes satelitales. Estados Unidos ha sido pionero en poner estos datos a disposición de forma gratuita para uso científico. A continuación se enumeran algunos de los programas más populares, seguidos recientemente por la constelación Sentinel de la Unión Europea .

El programa CORONA fue una serie de satélites de reconocimiento estratégico estadounidenses producidos y operados por la Dirección de Ciencia y Tecnología de la Agencia Central de Inteligencia (CIA) con una importante asistencia de la Fuerza Aérea de los EE. UU . El tipo de imágenes es panorámicas con película húmeda y se utilizaron dos cámaras (AFT y FWD) para capturar imágenes estereográficas.

Landsat es el programa de imágenes satelitales de observación terrestre continua más antiguo. Las imágenes ópticas Landsat se han recopilado con una resolución de 30 m desde principios de la década de 1980. A partir de Landsat 5 , también se recopilaron imágenes infrarrojas térmicas (con una resolución espacial más baja que los datos ópticos). Los satélites Landsat 7 , Landsat 8 y Landsat 9 se encuentran actualmente en órbita.

MODIS ha recopilado imágenes satelitales de la Tierra casi a diario en 36 bandas espectrales desde el año 2000. MODIS está a bordo de los satélites Terra y Aqua de la NASA.

La ESA está desarrollando actualmente la constelación de satélites Sentinel . Actualmente, se han planificado siete misiones, cada una para una aplicación diferente. Sentinel-1 (imágenes SAR), Sentinel-2 (imágenes ópticas decámétricas de superficies terrestres) y Sentinel-3 (imágenes ópticas y térmicas hectómetros de tierra y agua) ya se han lanzado.

El ASTER es un instrumento de toma de imágenes a bordo del Terra, el satélite insignia del Sistema de Observación de la Tierra (EOS) de la NASA, lanzado en diciembre de 1999. El ASTER es un esfuerzo cooperativo entre la NASA, el Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón (METI) y Japan Space Systems (J-spacesystems). Los datos del ASTER se utilizan para crear mapas detallados de la temperatura, la reflectancia y la elevación de la superficie terrestre. El sistema coordinado de satélites EOS, incluido el Terra, es un componente importante de la Dirección de Misiones Científicas y la División de Ciencias de la Tierra de la NASA. El objetivo de la División de Ciencias de la Tierra de la NASA es desarrollar una comprensión científica de la Tierra como un sistema integrado, su respuesta al cambio y predecir mejor la variabilidad y las tendencias en el clima, el tiempo y los peligros naturales. ^[8]

• Climatología de la superficie terrestre: investigación de los parámetros de la superficie terrestre, temperatura de la superficie , etc., para comprender la interacción entre la superficie y la tierra y los flujos de energía y humedad.
• Dinámica de la vegetación y los ecosistemas: investigaciones sobre la distribución de la vegetación y el suelo y sus cambios para estimar la productividad biológica, comprender las interacciones entre la tierra y la atmósfera y detectar cambios en los ecosistemas.
• Monitoreo de volcanes : monitoreo de erupciones y eventos precursores, como emisiones de gases, columnas de erupción, desarrollo de lagos de lava, historial eruptivo y potencial eruptivo.
• Monitoreo de peligros: observación del alcance y los efectos de incendios forestales, inundaciones, erosión costera , daños por terremotos y daños por tsunamis.
• Hidrología : comprensión de los procesos hidrológicos y energéticos globales y su relación con el cambio global; se incluye la evapotranspiración de las plantas.
• Geología y suelos: la composición detallada y el mapeo geomorfológico de los suelos superficiales y lechos rocosos para estudiar los procesos de la superficie terrestre y la historia de la Tierra.
• Cambios en la superficie y la cobertura terrestre: monitoreo de la desertificación , la deforestación y la urbanización; suministro de datos para que los administradores de conservación monitoreen las áreas protegidas, los parques nacionales y las áreas silvestres

El satélite meteorológico geoestacionario Meteosat -2 comenzó a proporcionar datos de imágenes el 16 de agosto de 1981. Eumetsat ha operado los Meteosat desde 1987.

• El generador de imágenes visible e infrarrojo Meteosat (MVIRI) , generador de imágenes de tres canales: visible, infrarrojo y vapor de agua; funciona con el Meteosat de primera generación, estando aún activo el Meteosat-7.
• El generador de imágenes mejorado giratorio visible e infrarrojo de 12 canales (SEVIRI) incluye canales similares a los utilizados por MVIRI, lo que proporciona continuidad en los datos climáticos durante tres décadas; Meteosat de segunda generación (MSG).
• El generador de imágenes combinado flexible (FCI) del Meteosat de tercera generación (MTG) también incluirá canales similares, lo que significa que las tres generaciones habrán proporcionado más de 60 años de datos climáticos.

La serie de satélites Himawari representa un avance significativo en la observación meteorológica y el monitoreo ambiental. Con su tecnología avanzada de imágenes y actualizaciones frecuentes de datos, Himawari-8 y Himawari-9 se han convertido en herramientas indispensables para la previsión meteorológica, la gestión de desastres y la investigación climática, lo que beneficia no solo a Japón sino a toda la región de Asia y el Pacífico.

• Actualizaciones frecuentes: Estos satélites pueden proporcionar imágenes de disco completo de la región Asia-Pacífico cada 10 minutos, e incluso con mayor frecuencia (cada 2,5 minutos) para áreas específicas (Japón), lo que garantiza que los meteorólogos tengan información actualizada para realizar pronósticos meteorológicos precisos.
• Bandas espectrales :
  • Bandas de luz visible (0,47 μm, 0,51 μm, 0,64 μm): estas bandas se utilizan para observaciones diurnas de las nubes, la tierra y la superficie del océano. Proporcionan imágenes de alta resolución que son fundamentales para rastrear los movimientos de las nubes y evaluar las condiciones meteorológicas.
  • Bandas de infrarrojo cercano (0,86 μm, 1,6 μm, 2,3 μm, 6,9 μm, 7,3 μm, 8,6 μm, 9,6 μm, 11,2 μm, 13,3 μm): estas bandas ayudan a distinguir entre diferentes tipos de nubes, vegetación y características de la superficie. Son especialmente útiles para detectar niebla, hielo y nieve.
  • Bandas infrarrojas (3,9 μm, 6,2 μm, 10,4 μm, 12,4 μm): las bandas restantes cubren el espectro infrarrojo térmico. Estas bandas son cruciales para medir las temperaturas de las cimas de las nubes, las temperaturas de la superficie del mar y el contenido de vapor de agua atmosférico. Permiten el seguimiento continuo de los patrones meteorológicos.
• Tecnología avanzada de imágenes: Himawari-8 y Himawari-9 están equipados con el generador de imágenes avanzado Himawari (AHI), que proporciona imágenes de alta resolución de la Tierra. El AHI puede capturar imágenes en 16 bandas espectrales diferentes, lo que permite una observación detallada de los patrones climáticos, las nubes y los fenómenos ambientales.

Varios satélites son construidos y mantenidos por empresas privadas, como se detalla a continuación.

El satélite GeoEye-1 de GeoEye fue lanzado el 6 de septiembre de 2008. ^[9] El satélite GeoEye-1 tiene un sistema de imágenes de alta resolución y es capaz de recolectar imágenes con una resolución terrestre de 0,41 metros (16 pulgadas) en modo pancromático o en blanco y negro. Recoge imágenes multiespectrales o en color con una resolución de 1,65 metros o aproximadamente 64 pulgadas.

El satélite WorldView-2 de Maxar proporciona imágenes satelitales comerciales de alta resolución con una resolución espacial de 0,46 m (sólo pancromáticas). ^[10] La resolución de 0,46 metros de las imágenes pancromáticas de WorldView-2 permite al satélite distinguir entre objetos en el suelo que se encuentran a una distancia de al menos 46 cm. De manera similar, el satélite QuickBird de Maxar proporciona imágenes pancromáticas con una resolución de 0,6 metros (en el nadir ).

El satélite WorldView-3 de Maxar proporciona imágenes satelitales comerciales de alta resolución con una resolución espacial de 0,31 m. El WVIII también lleva un sensor infrarrojo de onda corta y un sensor atmosférico. ^[11]

La constelación Pléiades está compuesta por dos satélites ópticos de imágenes terrestres de muy alta resolución (50 centímetros de alcance panorámico y 2,1 metros de alcance espectral). Pléiades-HR 1A y Pléiades-HR 1B proporcionan la cobertura de la superficie de la Tierra con un ciclo de repetición de 26 días. Diseñado como un sistema dual civil/militar, Pléiades satisfará las necesidades de imágenes espaciales de la defensa europea , así como las necesidades civiles y comerciales. Pléiades Neo  [fr] ^[12] es la constelación óptica avanzada, con cuatro satélites idénticos de 30 cm de resolución con reactividad rápida.

Los 3 satélites SPOT en órbita (Spot 5, 6, 7) proporcionan imágenes de muy alta resolución: 1,5 m para el canal pancromático, 6 m para el multiespectral (R,G,B,NIR). Spot Image también distribuye datos multiresolución de otros satélites ópticos, en particular de Formosat-2 ( Taiwán ) y Kompsat-2 ( Corea del Sur ) y de satélites radar (TerraSar-X, ERS, Envisat, Radarsat). Spot Image también es el distribuidor exclusivo de datos de los satélites Pleiades de alta resolución con una resolución de 0,50 metros o aproximadamente 20 pulgadas. Los lanzamientos se produjeron en 2011 y 2012, respectivamente. La empresa también ofrece infraestructuras para la recepción y el procesamiento, así como opciones de valor añadido.

Planet Labs opera tres constelaciones de imágenes satelitales: RapidEye , Dove y SkySat .

En 2015, Planet adquirió BlackBridge y su constelación de cinco satélites RapidEye, lanzada en agosto de 2008. ^[13] La constelación RapidEye contiene sensores multiespectrales idénticos que están calibrados de manera igual. Por lo tanto, una imagen de un satélite será equivalente a una imagen de cualquiera de los otros cuatro, lo que permite recopilar una gran cantidad de imágenes (4 millones de km2 ^por día) y volver a visitar diariamente un área. Cada uno viaja en el mismo plano orbital a 630 km y ofrece imágenes en un tamaño de píxel de 5 metros. Las imágenes satelitales RapidEye son especialmente adecuadas para aplicaciones agrícolas, medioambientales, cartográficas y de gestión de desastres. La empresa no solo ofrece sus imágenes, sino que también asesora a sus clientes para crear servicios y soluciones basados ​​en el análisis de estas imágenes. Planet retiró la constelación RapidEye en abril de 2020.

Los satélites Dove de Planet son CubeSats que pesan 4 kilogramos (8,8 libras), miden 10 por 10 por 30 centímetros (3,9 pulgadas × 3,9 pulgadas × 11,8 pulgadas) de largo, ancho y alto, ^[14] orbitan a una altura de aproximadamente 400 kilómetros (250 millas) y brindan imágenes con una resolución de 3 a 5 metros (9,8 a 16,4 pies) y se utilizan para aplicaciones ambientales, humanitarias y comerciales. ^{[15] [16]}

SkySat es una constelación de satélites de observación de la Tierra con una resolución de menos de un metro que proporcionan imágenes, videos de alta definición y servicios de análisis. ^[17] Planet adquirió los satélites con la compra de Terra Bella (anteriormente Skybox Imaging), una empresa con sede en Mountain View, California, fundada en 2009 por Dan Berkenstock, Julian Mann, John Fenwick y Ching-Yu Hu, ^[18] de Google en 2017. ^[19]

Los satélites SkySat se basan en el uso de electrónica de grado automotriz de bajo costo y procesadores rápidos disponibles comercialmente, ^[20] pero escalados hasta aproximadamente el tamaño de un mini refrigerador . ^[21] Los satélites tienen aproximadamente 80 centímetros (31 pulgadas) de largo, en comparación con aproximadamente 30 centímetros (12 pulgadas) para un CubeSat 3U, y pesan 100 kilogramos (220 libras). ^[21]

Los satélites de observación de recursos terrestres , más conocidos como satélites "EROS", son satélites ligeros, de órbita baja y alta resolución diseñados para maniobrar rápidamente entre objetivos de imágenes. En el mercado de satélites comerciales de alta resolución, EROS es el satélite de muy alta resolución más pequeño; es muy ágil y, por lo tanto, permite un rendimiento muy alto. Los satélites están desplegados en una órbita polar cercana al sol circular a una altitud de 510 km (± 40 km). Las aplicaciones de imágenes de los satélites EROS se utilizan principalmente para fines de inteligencia, seguridad nacional y desarrollo nacional, pero también se emplean en una amplia gama de aplicaciones civiles, que incluyen: cartografía, control de fronteras, planificación de infraestructura, monitoreo agrícola, monitoreo ambiental , respuesta a desastres, capacitación y simulaciones, etc.

EROS A, un satélite de alta resolución pancromática de 1,9 a 1,2 m, fue lanzado el 5 de diciembre de 2000.

EROS B, la segunda generación de satélites de muy alta resolución con una resolución pancromática de 70 cm, fue lanzado el 25 de abril de 2006.

EROS C2, la tercera generación de satélites de muy alta resolución con una resolución pancromática de 30 cm, se lanzó en 2021.

EROS C3, la tercera generación de satélites de muy alta resolución con una resolución pancromática y multiespectral de 30 cm, se lanzó en 2023.

GaoJing-1 / SuperView-1 (01, 02, 03, 04) es una constelación comercial de satélites de teledetección chinos controlados por China Siwei Surveying and Mapping Technology Co. Ltd. Los cuatro satélites operan desde una altitud de 530 km y están en fase de 90° entre sí en la misma órbita, lo que proporciona una resolución pancromática de 0,5 m y una resolución multiespectral de 2 m en una franja de 12 km. ^{[22] [23]}

Debido a que la superficie total de la Tierra es tan grande y la resolución es relativamente alta, las bases de datos satelitales son enormes y el procesamiento de imágenes (crear imágenes útiles a partir de los datos en bruto) requiere mucho tiempo. ^{[ cita requerida ]} A menudo se requiere un preprocesamiento, como la eliminación de franjas de imágenes . Dependiendo del sensor utilizado, las condiciones climáticas pueden afectar la calidad de la imagen. Por ejemplo, es difícil obtener imágenes de áreas con una frecuente cobertura de nubes, como las cimas de las montañas. Por tales razones, los conjuntos de datos de imágenes satelitales disponibles públicamente se procesan normalmente para uso comercial visual o científico por parte de terceros.

Las empresas de satélites comerciales no ponen sus imágenes en el dominio público ni las venden; en su lugar, es necesario adquirir una licencia para utilizarlas. Por lo tanto, se reduce la posibilidad de realizar obras derivadas de las imágenes de satélites comerciales de forma legal.

Algunas personas han expresado su preocupación por la privacidad porque no desean que su propiedad se muestre desde arriba. Google Maps responde a estas preocupaciones en sus preguntas frecuentes con la siguiente declaración: "Entendemos sus preocupaciones sobre la privacidad... Las imágenes que muestra Google Maps no son diferentes de lo que puede ver cualquier persona que vuele o conduzca cerca de una ubicación geográfica específica". ^[24]

• Fotografía aérea
• Satélite de observación de la Tierra
• Espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada
• Satélite de reconocimiento
• Teledetección
• Misión de topografía por radar del transbordador
• Estratélite
• Cronología de las primeras imágenes de la Tierra desde el espacio
• Globo virtual
  • Viento mundial de la NASA
• Satélite meteorológico

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Imágenes de satélite .

• ESA Envisat Meris – 300m – la imagen más detallada de toda la Tierra realizada hasta la fecha por el Envisat Meris de la Agencia Espacial Europea.
• Blue Marble: Next Generation: una imagen detallada y en color real de toda la Tierra.
• World Wind: un software de visualización de la Tierra en 3D de código abierto desarrollado por la NASA que accede a la base de datos JPL de la NASA