Retrodispersión

Definición y factores

Cuando la onda alcanza una superficie, una parte se refleja, otra se dispersa en múltiples direcciones y otra se absorbe. La fracción que regresa hacia el radar es la retrodispersión (backscatter), que se expresa mediante el coeficiente de retrodispersión σ° (sigma cero). Este coeficiente normaliza el eco por unidad de área, de modo que permite comparar superficies de distinto tamaño.

La retrodispersión depende de la forma y de las propiedades eléctricas de la superficie, y no mide de forma directa el estado de la planta. Intervienen principalmente tres factores.

• La rugosidad, evaluada respecto de la longitud de onda: una misma superficie puede ser lisa o rugosa según la banda.
• La humedad, ya que el contenido de agua modifica la respuesta eléctrica del suelo y un suelo húmedo devuelve más señal que uno seco.
• La geometría, es decir, el ángulo con que la onda incide y la orientación del objeto que la recibe.

Mecanismos de retrodispersión

Animación en cuatro pasos. Un radar en el aire envía una onda hacia tres superficies: agua quieta, suelo arado y follaje denso. El agua refleja la onda lejos del radar como un espejo y aparece oscura, el suelo devuelve poco y el follaje devuelve mucho, en parte con la orientación girada. Al final se comparan dos pasadas del radar y se marca lo que cambió para su revisión en campo.

En el agua quieta, la superficie se comporta como un espejo: la onda incide en diagonal y se refleja hacia adelante, lejos del radar. Se trata de una reflexión especular y casi nada regresa, por lo que el agua en calma aparece muy oscura.

Un suelo rugoso dispersa la onda en muchas direcciones y devuelve una fracción moderada. El follaje, por su parte, es un conjunto de hojas, tallos y espacios vacíos en el que la onda rebota varias veces. Esta dispersión de volumen produce una retrodispersión relativamente alta, y parte de la energía regresa con la orientación girada, aspecto que se trata en la lección de polarización.

El cuarto mecanismo es el doble rebote. Cuando una superficie lisa y horizontal, como el suelo o el agua, se encuentra junto a una pared vertical, como un tronco o un edificio, la onda se refleja sucesivamente en ambas y vuelve casi directamente hacia el radar. El resultado es un eco muy intenso.

Escala en decibeles

Los valores de σ° abarcan varios órdenes de magnitud, por lo que se expresan en decibeles (dB), una escala logarítmica.

σ° (dB) = 10 · log10(σ° lineal)

Cada 10 dB equivalen a multiplicar por 10 la potencia retrodispersada, y 3 dB corresponden aproximadamente a duplicarla. A modo de ejemplo ilustrativo, y con valores que varían con la banda, la polarización y el ángulo de incidencia, el agua en calma suele quedar por debajo de unos −20 dB, el suelo y el follaje entre unos −20 y −5 dB en polarización paralela, y un doble rebote intenso puede acercarse a 0 dB o superarlo.

Interpretación de las comparaciones

Para detectar cambios en un lote conviene comparar imágenes del mismo lote tomadas con la misma geometría de observación, y no el lote con otra superficie. Un tono oscuro no equivale necesariamente a agua, puesto que un suelo liso o una zona en sombra también devuelven poca señal. En el cuarto paso de la animación cambia la forma del follaje, un cambio que amerita verificación en campo antes de cualquier conclusión.