Principios del radar de observación terrestre

Fuente de energía propia

Una cámara satelital registra la luz solar reflejada por el terreno. Un radar es en cambio un sensor activo: emite su propia energía y mide la fracción que regresa. Esa energía consiste en microondas, ondas electromagnéticas de longitud muy superior a la de la luz visible; los radares de imágenes emplean longitudes de onda que van de unos pocos centímetros a unos decímetros.

Al no depender del sol, el radar obtiene imágenes tanto de día como de noche. Además, las gotas de una nube son mucho más pequeñas que la longitud de onda, de modo que las microondas las atraviesan casi sin alterarse. La lluvia intensa sí puede debilitar la señal, sobre todo en las longitudes de onda más cortas, pero una nube común no la detiene.

Animación en cuatro pasos. En un día nublado, un satélite con cámara solo registra la nube. A continuación, un satélite de radar emite su propio pulso, que atraviesa la nube y regresa como eco, fuerte sobre las plantas y débil sobre el agua. El eco forma la imagen fila por fila y, al final, se muestra que de noche una pasada de radar forma una imagen equivalente.

Observación lateral

Un radar de imágenes apunta hacia un costado y en diagonal, con cierto ángulo respecto de la vertical. La razón es geométrica: los ecos se ordenan por el tiempo que tardan en regresar, es decir, por la distancia al instrumento. Con una observación vertical, dos puntos situados a igual distancia a ambos lados de la trayectoria llegarían simultáneamente y no podrían separarse.

La imagen resultante representa la energía que devolvió cada celda. Los tonos claros corresponden a un eco fuerte y los oscuros a un eco débil, sin que ninguno implique por sí mismo un estado favorable o desfavorable de la superficie.

Apertura sintética

La resolución de una antena mejora cuanto mayor es su longitud en relación con la longitud de onda. Para alcanzar un detalle de pocos metros desde una órbita se necesitaría una antena de varios kilómetros. La apertura sintética supera esta limitación mediante el movimiento del satélite.

Mientras avanza, el instrumento registra los ecos de un mismo punto desde posiciones sucesivas, y un procesamiento posterior los combina como si se hubieran recibido con una antena mucho más larga. De este modo se logra una resolución fina a lo largo de la trayectoria con una antena de dimensiones modestas. Este tipo de instrumento se denomina SAR, por las siglas en inglés de synthetic aperture radar.

Bandas X, C y L

Los radares de imágenes operan en bandas de distinta longitud de onda. Los intervalos nominales son de 2,4 a 3,8 cm para la banda X, de 3,8 a 7,5 cm para la C y de 15 a 30 cm para la L. La longitud de onda es determinante porque cada banda interactúa con objetos de una escala distinta.

• Banda X: responde sobre todo a la capa superior del follaje y a los detalles pequeños, y suele ofrecer mayor detalle espacial.
• Banda C: ocupa una posición intermedia y penetra algo más en el follaje, aunque en un cultivo denso gran parte de la señal se dispersa en las hojas.
• Banda L: penetra más en el dosel, la cubierta continua que forman las hojas, y puede alcanzar troncos, ramas y suelo, por lo que resulta adecuada para estructuras de mayor biomasa.

En general, la penetración aumenta con la longitud de onda. Ninguna banda resulta preferible en todos los casos, y la elección depende de la aplicación.