Las imágenes de los satélites y su uso en los incendios forestales

Las imágenes de los satélites y su uso en los incendios forestales

La fotografía por satélite se ha convertido en un elemento científico e informativo capaz de mostrarnos el mundo desde una perspectiva aérea, pero hasta bien entrado el siglo XXI no se plasmó de forma real para el público en general y organizaciones que operan en el ámbito de las emergencias.

Las imágenes de los satélites han evolucionado a lo largo de la historia contemporánea conforme avanzaba la tecnología. Con el comienzo de la II Guerra Mundial, el desarrollo del vuelo se incrementó de una manera exponencial, y fue en este punto donde los satélites empezaron a tomar la forma que hoy conocemos.

En la actualidad, las imágenes por satélite suponen una herramienta casi imprescindible en el mundo de las emergencias porque nos permiten acceder de forma eficaz, puntual y rápida a zonas que, de otra manera, sería casi imposible.

Es muy notable la cantidad de entidades tanto gubernamentales, como de emergencias, que solicitan el uso de los datos satelitales para su inclusión en el desarrollo de sus actividades, además de adecuarlas a sus tareas de prevención y supervisión de ubicaciones que han sufrido una catástrofe o se emplacen dentro de posibles escenarios de riesgo.

Nos permiten ver la superficie terrestre y marítima desde varias decenas de kilómetros por encima del nivel del mar, con la nitidez de estar sobre su superficie, sin tener que desplazarnos a ellas.

las imágenes por satélite suponen una herramienta casi imprescindible en el mundo de las emergencias porque nos permiten acceder de forma eficaz, puntual y rápida a zonas que, de otra manera, sería casi imposible.

Ayudan a los expertos a poder ver y observar distintas cuestiones relacionadas con el clima y la naturaleza, y a su vez nos permite controlar los lugares que de antemano sabemos que pueden representar un riesgo para la población. Desde algo tan lejano como la erupción de un volcán en Hawai, un huracán en Florida, un movimiento sísmico o un tsunami en Indonesia, los grandes incendios forestales de California, hasta conocer la velocidad del viento en medio del océano Pacífico.

Lo que hoy nos interesa es el uso de los datos satelitales en la supervisión, control y manejo de los grandes incendios forestales (GIF) teniendo una herramienta estupenda que ninguna otra nos puede aportar, con la misma seguridad y sin riesgo alguno para maquinas u operarios.

Imágenes satelitales

Una imagen es cualquier representación gráfica, sin importar qué métodos de percepción remota se utilicen para detectar y registrar la energía electromagnética.
La energía electromagnética puede ser captada de manera fotográfica o electrónica. A diferencia de las fotografías, las imágenes satelitales registran la energía electromagnética de manera electrónica desde el inicio.

Estas imágenes están conformadas por cuadritos del mismo tamaño, llamados píxeles, y que representan la brillantez de cada cuadrito correspondiente al terreno mediante un valor numérico o número digital (que representa la variación en el voltaje de la radiación que capta el sensor).

El conjunto de píxeles o cuadritos de una imagen forman una malla o raster.
Las imágenes satelitales están en formato digital desde el inicio, y no hace falta conversión alguna.

Una característica sumamente importante de los sensores de imágenes satelitales es que obtienen información dentro de rangos específicos de longitud de onda dentro del espectro fotomagnético. Esta información es registrada en distintos canales o bandas espectrales.

Para visualizar las imágenes satelitales, podemos combinar y visualizar las distintas bandas digitales mediante los tres colores primarios (azul, verde y rojo) que capta el ojo humano. De este modo, es posible visualizar energía de longitudes de onda invisibles al ojo humano, como la luz infrarroja, que puede ser de gran utilidad para estudiar distintos objetos o fenómenos.

Los satélites de percepción remota tienen sensores que detectan la luz visible, al igual que las fotos, pero también pueden detectar radiación que los seres humanos no son capaces de ver (por ej. luz infrarroja y las ondas de radar)
Todas las imágenes remotas se basan en la medida de la radiación o energía electromagnética que emite un objeto o material.
El espectro electromagnético es un espectro continuo de todos los tipos de radiación electromagnética, ordenados generalmente de acuerdo a su longitud de onda.

Ventajas y desventajas de las imágenes satelitales

Entre las ventajas de las imágenes satelitales, podemos destacar:

• Rapidez
• Bajo costo
• Accesibilidad a lugares remotos
• Se pueden combinar con otras capas de sistemas de información geográfica (SIG)
• Se pueden realzar características específicas
• Repetición en el tiempo. Es decir, cada satélite vuelve a pasar por la misma área cada cierto tiempo
• No se limitan a captar la luz visible. Como dijimos anteriormente, la posibilidad de ver energía no visible al ojo humano es una gran ventaja

Es la punta de lanza en la lucha, supervisión y control de los GIF, así como una herramienta muy fiable y precisa para el perimetrado de los mismos en cualquier parte del planeta.

Satélites para incendios forestales

Hay varios satélites que nos informan a tiempo casi real de los incendios forestales, y cuyos instrumentos están diseñados de forma especifica para la cartografía de la vegetación global.

Uno de los más conocidos son los MODIS (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer) de la NASA que es un instrumento científico a bordo del satélite Terra (1999) y a bordo del satélite Aqua (2002).

Otro de ellos es el VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) también de la NASA, es un sensor diseñado y fabricado por la Compañía Raytheon a bordo del Suomi National Polar-orbiting (Suomi NPP) y NOAA-20, y que junto con los MODIS proporcionan datos sobre los incendios forestales dentro del programa de la NASA. Fire Information for Resource Management System, dedicado de forma exclusiva a darnos información puntual y muy precisa en tiempo casi real (NRT) de los incendios forestales, dentro de las 3 horas posteriores al paso del satélite

Otro de los satélites que están siendo de gran ayuda en este campo y de facturación europea, son los Sentinel del programa Copérnico, dirigido conjuntamente por la ESA y por la Unión Europea a través de la Agencia Europea del Medioambiente.
Actualmente la ESA está desarrollando siete misiones, y tiene cinco en marcha, de las cuales, cada misión Sentinel está constituida por 2 satélites para asegurar que se cubre lo establecido para cada misión

La misión Sentinel-2

1º-Es una misión multiespectral de alta resolución en órbita polar, diseñada para monitorizar la superficie de la tierra estudiando la cubierta vegetal entre otras funciones
2º-También tomará datos para los servicios de emergencias

Justamente esta ultima parte es la que nos interesa a nosotros, y la que nos facilita dentro del programa Europeo EFFIS (European Forest Fire Information System) los datos que utilizamos para la supervisión, seguimiento y control de los IIFF en Europa.

Desde 1998, EFFIS cuenta con el apoyo de una red de expertos de los países en lo que se llama el Grupo de Expertos en Incendios Forestales, que está registrado en la Secretaría General de la Comisión Europea. Actualmente, este grupo está formado por expertos de 40 países de Europa, Oriente Medio y países del norte de África

En 2015, EFFIS se convirtió en uno de los componentes de los Servicios de Gestión de Emergencias en el programa Copernicus de la UE.

Los datos que nos aporta este programa Europeo es uno de los mas completos que tenemos a día de hoy en la gestión global de los incendios, además de facilitar la activación del servicio de Emergencia Emergency Management Service a petición de los organismos oficiales de cada país miembro de la Joint Research Centre (JRC)

El Sentinel 2 lleva una cámara multiespectral de alta resolución, con 13 bandas espectrales que aportan una nueva perspectiva de la superficie terrestre y de la vegetación.
Utiliza un sistema de barrido a lo largo de la trayectoria para generar una imagen de 290 kilómetros de ancho y poder ofrecer muy altas prestaciones geométricas y espectrales en sus datos.

La cámara multiespectral de alta resolución de Sentinel-2 es la más avanzada de su clase, y es la primera misión óptica de observación de la Tierra en incorporar tres bandas en el ‘borde rojo’, una región del espectro que permite obtener información fundamental sobre el estado de la vegetación. En la tabla inferior os mostramos las 13 bandas que maneja la cámara, especificando resolución radiométrica y espacial, además de las características del espectro al que pertenece.

La cámara cuenta con dos grandes planos focales, uno en las bandas del visible (VIS) y del infrarrojo próximo (NIR) y el otro en el infrarrojo medio (SWIR). Cada uno de ellos está equipado con 12 detectores con un total de 450.000 píxeles.

De las 12 bandas de las que dispone el Sentinel 2, repartidas a su vez en sus 12 canales, las más utilizada para la visualización de los incendios forestales y el área afectada, es el canal SWIR y los de RGB.

Las imágenes de satélite se utilizan para determinar los diversos índices de vegetación. Esto es particularmente importante para la predicción del rendimiento efectivo y aplicaciones relacionadas con la vegetación de la Tierra.
Las aplicaciones principales son proporcionar información para las prácticas agrícolas y forestales y para ayudar a gestionar la seguridad alimentaria.

Las primeras cuatro bandas pertenecientes al espectro visible, en específico, la banda 2 corresponde al azul, banda 3 al verde y la banda 4 al rojo (RGB).
Posteriormente, se observan las bandas que interactúan en el infrarrojo cercano (NIR) las cuales son la banda 5, 6, 7, y 8a dentro del infrarrojo cercano, se podrá analizar desastres naturales, inundaciones, incendios forestales y corrimientos de tierra entre otros.

Por último, se observan las bandas pertenecientes a SWIR (Short-wavelength infrared), o infrarrojo de onda corta, con el objetivo de penetrar en la niebla o la bruma, para lograr distinguir elementos y coberturas.
Las bandas 12, 8A y 4 son muy útiles para estudios de vegetación y se usan dentro del canal SWIR.

Fuentes:
Centro de Investigaciones Geoespaciales (CIG), Copernicus, ESA, EFFIS y JRC

Juan Carlos Ramos
@El_Batefuegos