Moteado y geometría

Origen del moteado

La imagen de radar de un cultivo uniforme presenta un aspecto granulado, con celdas claras y oscuras mezcladas. Este patrón es el moteado (speckle), que no constituye un defecto del instrumento ni refleja diferencias reales dentro del lote.

Su origen es físico. Dentro de cada celda de resolución hay muchos dispersores pequeños, como hojas, tallos y terrones, y cada uno devuelve un eco con una fase distinta. Dado que el radar es coherente, no registra los ecos por separado sino su suma, y según la combinación de las fases estos se refuerzan o se cancelan. Dos celdas del mismo cultivo pueden así aparecer una clara y otra oscura.

Animación en cuatro pasos. En cada cuadro de la imagen de radar, muchas hojas devuelven ecos pequeños que el instrumento suma. Dos superficies idénticas producen cuadros distintos, porque los ecos se refuerzan o se cancelan y generan un aspecto granulado. El promedio con los cuadros vecinos suaviza el granulado, pero borra los detalles angostos; el promedio de varias pasadas lo suaviza y conserva el detalle.

Naturaleza multiplicativa

El moteado se modela como ruido multiplicativo: lo observado es la retrodispersión verdadera multiplicada por un factor aleatorio de media uno. Su efecto es, por tanto, proporcional a la señal, y la variación absoluta es mayor en las zonas claras que en las oscuras. En una sola vista, la intensidad de un blanco uniforme sigue una distribución exponencial, cuya desviación típica es igual a su media, según la estadística del moteado establecida por Goodman en 1976.

Reducción mediante promedio

El moteado se reduce promediando varias observaciones independientes. Cuando el promedio se realiza dentro de una misma imagen se denomina multivista (multilook), y cuando se hace entre fechas distintas, filtrado multitemporal. Con N vistas independientes, la variación relativa disminuye aproximadamente como 1/√N. Las vistas pueden obtenerse de dos maneras.

• Promediando celdas vecinas de una misma imagen o aplicando un filtro espacial. El granulado disminuye, pero los rasgos angostos, como un canal, se ensanchan y se desdibujan, de modo que se pierde resolución.
• Promediando imágenes de fechas distintas con la misma geometría (filtrado multitemporal). Se conserva el detalle espacial, aunque se pierde resolución temporal y se supone que el terreno no cambió entre las fechas.

Deformaciones geométricas del relieve

La observación lateral ordena los puntos por su distancia al radar y no por su posición en el mapa. En terreno plano la deformación es pequeña, pero en terreno con relieve se producen tres efectos.

El escorzo (foreshortening) se presenta en la ladera que mira al radar: sus puntos se encuentran a distancias parecidas y se comprimen en pocas celdas muy brillantes. La inversión por relieve (layover) es el caso extremo, en el que la ladera es tan empinada que la cima queda más cerca del radar que su base, de modo que aparece antes y se superpone. La sombra de radar se forma detrás de una cima o de una ladera opuesta empinada, donde la onda no llega; allí no hay eco y la zona carece de información.

Animación en cuatro pasos. Un radar en el aire observa el terreno de lado, en diagonal. La cara de una loma orientada hacia el radar devuelve mucho eco y se comprime en pocos cuadros muy claros. Detrás de la loma el pulso no llega y queda una sombra sin dato. Al observar desde el lado contrario, claros y oscuros se invierten, por lo que solo se comparan pasadas con la misma geometría.

La animación muestra el escorzo y la sombra; la inversión corresponde a una versión más pronunciada del escorzo, con laderas aún más empinadas. Un mismo relieve observado desde lados opuestos cambia sus zonas claras y oscuras, de modo que los cambios en un lote solo pueden compararse entre imágenes tomadas con la misma geometría de observación.