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Misión SRTM, Descripción, evolución y utilidad

Proyectos SRTM: Descripción, evolución y utilidad

Hace poco coloque un articulo sobre donde descargar modelos digitales de elevación libres y cite una opción comercial, entre los proyectos de teledetección que han generado modelos digitales de elevación y los han colocado a disposición del publico casi sin restricción, destacan: Aster y SRTM

¿Porque es importante estudiar en detalle estos proyectos?

  1. Porque nos brindan una información valiosa para nuestros proyectos, estudios, están disponibles para su descarga y uso. Datos que en algunas regiones son difíciles de conseguir
  2. Sus productos, especialmente nuestro tema, los modelos digitales de elevación han sido ampliamente utilizados en el mundo entero y complementan el marco de datos de elevación de proyectos como Google Earth
  3. Las aplicaciones de los Modelos digitales ha crecido con el desarrollo de los SIG y actualmente se pueden aplicar para múltiples estudios y disciplinas
  4. Sus productos fueron generados por metodologías y equipos diferentes, con sus respectivas ventajas y desventajas, alcances y potencialidades, que deben ser conocidas para poder darle un uso adecuado
  5. Estos proyectos mejoran continuamente, por lo cual conocer su evolución nos permite estar al tanto como sus productos han mejorado su calidad y lo que esta por venir

Ya sabemos donde y como descargarlos, sino, visiten el siguiente articulo Como y donde obtener modelos digitales de elevación. En esta oportunidad entraremos un poco más en detalle sobre la evolución, características técnicas, importancia y utilidad de estos proyectos, comenzando por:

SRTM : Misión Topográfica Shuttle Radar

La Misión Topográfica Shuttle Radar es un proyecto internacional entre la Agencia Nacional de Inteligencia-Geoespacial, NGA, y la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio, NASA. Su fin es obtener un modelo digital de elevación de la zona del globo terráqueo entre 56 °S a 60 °N, de modo que genere una completa base de mapas topográficos digitales de alta resolución de la Tierra

Esta base cartográfica ha sido ampliamente utilizada en diferentes campos del conocimiento relacionados con la geomática al poderse descargar gratuitamente a través de Internet.


Tecnología utilizada:


Sensor remoto: Activo (Radar)

El SRTM consiste en un sistema de radar especialmente modificado que voló a bordo del transbordador espacial Endeavour durante los 11 días de la misión STS-99 de febrero de 2000. Para adquirir los datos de elevación topográfica estereoscópica la SRTM llevaba dos reflectores de antenas de radar. Cada reflector-antena estaba separado del otro 60 metros gracias a un mástil que extendía la anchura del transbordador en el espacio. La técnica empleada se baso en el procesamiento interferométrico de los datos de radares de apertura "sintética" (SAR) captados por sus antenas reflectoras.

NOVEDAD: La tecnologia implementada por el proyecto SRTM era considerada experimental para el momento. Los modelos digitales de terreno fueron generados utilizando pares de "imagenes" captados en el mismo instante por los dos sensores (antenas emisoras-receptoras), a pesar de la similitud con los pares estereoscopicos, el proceso aplicado a las imagenes de radar difiere y es denominado interferometria, consistente en el procesamiento de las "Fases" de las señales de radar captadas.

Ahondar en los detalles de las bandas C y X, interferometria, Fases, SAR, escapa del alcance del presente articulo, esos temas serán retomados de forma didactica en los articulos sobre los Fundamentos de Teledetección de los cuales ya fue publicada la primera parte: ¿Como se forma una imagen de satelite?, Teledetección, imagenes de staelite vs imagenes de alta resolución

MULTINACIONAL: El proyecto SRTM puede ser considerado una cooperación multinacional, ademas de Estados Unidos (NASA/JPL) participo Alemania (Centro Aeroespacial de Alemania DLR) e Italia (Agencia Espacial Italiana ASI). Otra importante particularidad del proyecto SRTM es que se utilizaron dos señales de Radar, la banda C (sensor americano) y la banda X (sensor europeo), cada una con sus ventajas-desventajas, es por ello que en muchos casos encontraran en la literatura la referencia al proyecto SRTM C/X.

Los Modelos Digitales de Elevación que comunmente se nombran SRTM V1, SRTM V2 e incluso SRTM V3, fueron generados utilizando la Banda C del sensor americano, no vi referencias en cuanto a la integración de dichos datos pero es posible se realice en posteriores versiones.


Problemas técnicos iniciales:

Los conjuntos de datos de elevación se ven afectados por las áreas vacías en montañas y en desiertos. Aunque la cantidad sin datos no es mayor al 0,2 % del total explorado, es un problema en áreas con intenso relieve. El efecto de sombra orográfica afecta áreas de relieve intenso, como grandes cadenas montañosas, cañones y desfiladeros.

Esta falta de datos se ha venido resolviendo, completando mediante el uso de datos provenientes de otras fuentes. En los vacíos (Void) donde no existe información requiere el uso de algoritmos de interpolación de los datos vecinos, lo que puede dar lugar a resultados irreales.


Evolución:


Luego de la campaña de captación la NGA a través de sus contratistas edito y verifico los datos SRTM adecuándolos a las especificaciones exigidas por los Estándares de Exactitud de los Mapas Nacionales y llevarlos a un formato de Datos de Elevación del Terreno Digitales (DTED). Los resultados procesados fueron entregados a la NASA para su distribución al público a través del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) a finales del 2005

SRTM V1 Primera versión al público

Los datos generados por el proyecto en zonas diferentes a los Estados Unidos fueron remuestreados para ser liberados al público a una resolución de 3 Arcos-Segundo, aproximadamente 90 metros (295 pies)

SRTM V2 Segunda versión al público

En Septiembre del 2014, la Casa Blanca anuncio que los datos de alta resolución generados por la NASA en la Misión SRTM en el 2000, serian liberados al año siguiente

Los nuevos datos estarían disponibles a una resolución de 1 Arco-Segundo, aproximadamente 30 metros (98 pies), remuestreados para revelar cabalmente las mediciones originales

La mayor parte de África y regiones aledañas fueron liberadas en Septiembre del 2014, en Noviembre la totalidad de Sur America y Norte America, así como la mayor parte de Europa e Islas del Oceano Pacifico. La liberación más reciente incluyo la mayor parte de Asia Continental, la India,Australia, Nueva Zelanda e Islas del Pacifico Oeste

SRTM V3 o SRTM+:

Tercera versión al público:

La NASA ha liberado al público una versión corregida (llenado de vacíos) de los Modelos de Elevación Digital generados por la Misión SRTM, conocida como "SRTM Plus" o SRTM NASA Versión 3. en ausencia de errores (vacíos) SRTM Plus utiliza SRTM Versión 2. En la mayoría de las zonas que presentaron vacíos fueron rellenados utilizando datos de los modelos de elevación ASTER. Adicionalmente en pequeñas áreas se realizo el llenado de vacíos utilizando los modelos de elevación GMTED2010 recopilados por el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS)

SRTM+ esta actualmente disponible en ambas resoluciones 90 y 30 metros, se espera se liberen nuevos productos durante el 2014-2015

SRTM V4.1 Versión alternativa del SRTM de 3 arco segundos (90 metros)

No es una versión de la NASA o el USGS, corresponde a una versión alternativa de la versión SRTM2. Es una versión desarrollada por el CIAT Proyecto Resiliencia de Agroecosistemas, debido a la presencia de errores (vacios y artefactos) en las versiones liberadas al público. Los autores son Andy Jarvis y Edward Guevara (CIAT), Hannes Isaak Reuter (JRC-IES-LMNH) y Andy Nelson (JRC-IES-GEM), ellos procesaron los MDEs originales y completaron las zonas con vacios. Esto requirio la generación de lineas de contorno (isolineas o mejor conocidas como curvas de nivel) y puntos, y la posterior re-interpolación de esos datos para generar un MDE. Se extrajeron los datos obtenidos por interpolación en los nuevos MDE y se utilisaron para rellenar los vacios en los MDE originales. Ademas de la interpolación se realizo un ajuste de los modelos a las redes hidrograficas disponibles. El proceso se realizo utilizando el programa ArcInfo y Scripts de AML. Los datos están disponibles para su descarga en formato ASCII de ArcInfo y en Geotiff, ademas se puede descargar un archivo raster que muestra las zonas que fueron completadas. Para acceder al sitio web conocer más y descargar los modelos acceder al link CIGAR-CSI SRTMV4.1.

NOTA: desconosco y no he encontrado referencias de la comparación de esta versión con la versión SRTM+

SRTM-X Versión no global generada con la banda X

Como señale al principio el proyecto SRTM trabajo en dos rangos especificos del espectro electromagnetico, en el dominio de las microondas, como son la banda X y la banda C, al trabajar con estas dos frecuencias se trato de dos sistemas inteferometricos de Radar en un mismo satelite, esta novedad fue posible gracias al aporte de los paises europeos involucrados. La banda C tiene la particularidad de permitir una mayor cobertura de cubrimiento, a diferencia de la banda X, pero esta última es considerada de mejor resolución permitiendo lograr mejores presiciones en elevación.

El Centro Aeroespacial de Alemania (DLR) desde Diciembre del 2010 ha colocado de forma libre para su descarga los MDE X-SAR, los datos pueden ser obtenidos del Portal de Observación Terrestre del DLR, en el GeoPortal EOWEB

Adicionalmente, los MDE SRTM-X pueden ser descargados via FTP en la web EOWEB

Los MDE SRTM-X tienen una cobertura entre los 60º norte a los 60º sur, pero no de forma continua, existen vacios en los entrecruces de las tiras de imagenes, por lo tanto, una anchura menor de las hileras (se refiere a la zona cubierta por la visión del satelite en su dirección de paso).


El Futuro de la Misión SRTM


El proyecto SRTM ha cambiado su nombre, ya es un nuevo proyecto, a partir de la Versión SRTM +(o Plus), los modelos digitales serán continuamente mejorados y el resultado se denominara NASADEM (Modelo de Elevación Digital de la NASA)

Los Ingenieros y Cientificos de JPL actualmete estan trabajando en un reprocesamiento completo de los datos originales del radar SRTMm con el fin de producir un Modelo de Elevación Digital Mejorado Aproximadamente-Global que será denominado NASADEM. Este proyecto esta siendo desarrollado por la NASA bajo el Programa Creación del Sistema de Registro de Datos de la Tierra para Uso en la Investigación Ambiental" (MEaSUREs). Las mejoras esperadas incluyen:

  1. Ajuste vertical detallado dentro y entre los datos para precisar las firmas Laser ICESat (hielo, nubes y tierra)
  2. Reducción de vacíos mediante la mejora del procesamiento de la interferometria de Radar
  3. Uso de mejores datos de relleno en los vacíos remanentes, preferiblemente de los modelos ASTER cuando estén disponibles
  4. Mejor y completa evaluación de la calidad y el ajuste

Este proyecto está previsto terminarse principios de 2017, ¡ESTE AÑO!! pero se espera se liberen productos intermedios entre 2015 al 2016


Como podrán ver el Proyecto SRTM ahora NASADEM, es mucho más que un simple conjunto de datos que podemos descargar y utilizar, es un programa que mejora continuamente, en cada una de sus nuevas versiones, pero, aunque hemos visto cierta relación con los modelos de elevación generados con el satélite ASTER ¿cuales son los detalles y evolución de los modelos del satélite ASTER? ¿ventajas y desventajas en comparación con los SRTM? ¿cuales son más adecuados para nuestros estudios? y entrando en la practica, ¿que tipo de estudios puedo realizar,? ¿sustituirá la topografía clásica? ¿sencillamente descargando un MDE y procesando en un SIG obtendré resultados confiables? interrogantes como esta las iremos abordando en nuestros próximos artículos, si estas en un proyecto y requieres aclarar dudas puedes comunicarme para acordar asesoramiento

Fuente:

Pagina oficial NASA-SRTM, descripción del proyecto SRTM Wikipedia Documento oficial del DLR describiendo el proyecto SRTM-X, Documento SRTM-X