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Modelos Digitales ASTER, Descripción, evolución y utilidad

MDE Satelite ASTER: Descripción, evolución y utilidad

Ya estudiamos la Misión SRTM, especialmente lo relacionado a los modelos digitales de elevación que ha generado y que coloca a nuestra disposición, ahora es el turno de estudiar los Modelos Digitales del sensor ASTER, posteriormente comenzaremos a comparar ambos productos

Radiómetro Espacial de Emisión y Reflexión Térmica Avanzado (ASTER)

Primero que todo es importante aclarar que el termino ASTER no se refiere a un proyecto o satélite en particular, sino a un Sensor,específicamente es un sensor Japones, el cual es uno de los cinco sensores a bordo del satélite Terra, lanzado a la órbita terrestre por la NASA en 1999. El sensor ASTER ha recolectado datos de la superficie de la tierra desde febrero del año 2000

Sensor podemos definir como sensor aquel dispositivo colocado dentro de un equipo, plataforma, que se encarga de captar información de un objeto, fenómeno, utilizando alguna fuente de energía externa (sensor pasivo) sin estar en contacto directo con el objeto de interes

El sensor ASTER no solo nos provee de modelos digitales de terreno, aunque estos últimos son los que le han dado mayor promoción, también produce imágenes de alta resolución de la superficie de la tierra en 14 bandas (14 regiones especificas del espectro electromagnético), desde el rango del espectro visible hasta el infrarrojo termal.

La resolución de las imágenes de satélite van desde los 90 metros a los 15 metros

Los datos del ASTER son utilizados para crear mapas detallados de la temperatura de la superficie de la tierra, emisividad, reflactancia y elevación (MDE)


Tecnología Utilizada

Sensor remoto: pasivo

Los modelos digitales ASTER son generados mediante fotogrametria, específicamente imágenes estereoscopicas, el sensor capta dos imágenes pero con ángulos diferentes de la misma zona donde se realiza el barrido, veamos la especificación de la web oficial

El modelo de elevación digital ASTER es generado utilizando las bandas 3N (Vista a Nadir) y 3B (Vista retrasada) de una imagen ASTER Nivel 1-A, captada por el sensor Visible-Infrarrojo Cercano (VNIR). El subsistema VNIR esta compuesto por dos telescopios ensamblados de forma independiente que facilitan la generación de datos estereoscopicos. Existe un intervalo de aproximadamente un minuto entre la adquisición de la imagen a vista Nadir y la imagen "Retrasada" (segunda pasada por la misma área con diferente angulo)

Diagrama que representa la geometría de proyección a lo largo del recorrido en el que se captura la imagen


Especificaciones técnicas ASTER GDEM Versión 2

Formato de salida: GeoTiff 16 bits

Georeferencia: coordenadas geográficas, elipsoide WGS84

Referencia vertical: geoide EGM96

Resolución espacial: 30 metros

Cobertura: 83 Grados Norte ~ 83 Grados Sur

Dimensiones de las escenas: 3601 pixeles por 3601 pixeles, 108,03 km por 108,03 km

Exactitud: La exactitud de los modelos oscila según la web oficial entre los 7 y 14 metros


Problemas técnicos

La metodología utilizada para producir los modelos digitales presenta la limitación que se utilizan imágenes de satélite generadas por la captación y procesamiento de la energía electromagnética, o solar, por lo cual, puede presentarse interferencia por alta nubosidad, este aspecto es compensado tomando los datos de otro Modelo generado de imágenes con menor nubosidad. La interferencia atmosférica también puede afectar el modelo generando valores erróneos de altura en pixeles o introduciendo ruidos en amplias zonas del modelo.

La versión 1 presento estos problemas que posteriormente fueron enormemente mejorados, como verán en el siguiente item. Inicialmente la NASA reconoció que la primera versión no cumplía las exactitudes de pre-producción esperadas en amplias zonas, ademas de presentar anomalías que afectaban su exactitud y podrían impedir su aplicación efectiva en ciertas aplicaciones. En consecuencia METI y NASA reconocieron que la versión 1 del ASTER GDEM debía ser considerada como "experimental" o "categoría en investigación".

Es importante señalar que la versión 2, aunque ampliamente mejorada aún presenta ciertos vacíos y se mantiene, o no se ha aclarado que pueda ser considerada de forma diferente a la versión 1


Evolución

El ASTER GDEM es un proyecto nacido de la cooperación entre la NASA y el Ministerio de Economía, Industria y Comercio de Japón (METI), el Modelo de Elevación Global (GDEM), en ese momento fue considerado el más completo mapeo de la superficie de la tierra, cubriendo el 99% de su superficie. Anteriormente el mapa más completo, fue el SRTM de la NASA, cubriendo un 80% de la superficie de la tierra.

Versión 1

En Junio del 2009, el Modelo de Elevación Global (GDEM) fue liberado al público.

GDEM cubre desde los 83° Norte hasta los 83° Sur (superando la cobertura SRTM que va de los 60° N a los 56° S).

El GDEM fue creado por la compilación de 1,3 millones de imágenes VNIR, en un recorrido por la tierra aplicando técnicas de correlación estereoscopicas, con medidas de la elevación cada 30 metros (98 pies)

Esta primera versión liberada al publico presento inconvenientes y criticas en su calidad, la presencia de ruido y artefactos, valores anómalos, posteriores procesamientos de los datos permitieron generar una segunda versión mejorada

Versión 2

Durante Octubre del 2011 la Segunda Versión del GDEM fue liberada al publico, esto constituyo un progreso de la versión 1. Las mejoras comprenden una mejora de la exactitud vertical y horizontal, mejor resolución horizontal, redujo la presencia de "artefactos", y el ajuste con valores más realistas en los cuerpos de agua.

Los "artefactos" consisten en relieves inexistentes, por ejemplo picos o depresiones

La versión 2 del ASTER GDEM fue generada utilizando un avanzado algoritmo con el fin de mejorar la resolución y exactitud del GDEM original, así como el reprocesamiento de 1,5 millones de escenas incluyendo la adición de 250.000 escenas tomadas posterior a la liberación de la versión 1.


El futuro del ASTER GDEM

A diferencia del proyecto SRTM las paginas oficiales del proyecto ASTER son mucho más reservados y no aparece casi nada de información al respecto, excepto..

En la web oficial señalan, en el apartado de preguntas frecuentes (FAQ), se liberaria la Versión 3 del ASTER GDEM durante el 2015, sin embargo, despues de indagar en la web y referencias oficiales sobre dicha versi{on encontre lo siguiente:

  • Existe una versión GDEM 3, con mayores correcciones, son citados en articulos cientificos (de cientificos del USGS) generalmente evaluando su precisión en zonas de Estados Unidos y la Antartica, como ejemplo aqui el link: Validación del Modelo Digital de Elevaci{on Global ASTER Version 3 EN LAS ZONAS LIMITROFES DE ESTADOS UNIDOS
  • La versión 3 de los Modelos Digitales de Elevación ASTER, no se encunetra disponible para al público (o no la encontre), me tome el tiempo para una profunda revisión en las web oficiales, foros especializados y otras fuentes. Lo más probable sea liberada en el transcurso de este año o se fusione al proyecto SRTM
  • El Geoportal de Japon para la descarga de los GDEM ASTER ya no esta disponible, fue cerrado a mediados del 2016
  • La descarga de los MDE ASTER Versión 2 puede realizarse a traves de los Geoportales: NASA REVERB y LP DAAC del USGS

Fuente:

Pagina oficial NASA-ASTER, Pagina Web ASTER oficial, descripción del proyecto ASTER Wikipedia