Retrodispersión en imágenes de radar de apertura sintética

Nov 25, 2019 3 min read

Se que muchos están ansiosos por llegar a la parte practica, pero este teoría es necesaria para entender las aplicaciones de las imágenes SAR. La retrodispersión es la fracción de energía transmitida que es reflejada nuevamente al radar. La brillantez de la superficie depende de la fracción de energía transmitida que regresa al radar después de interactuar con objetos en la superficie. La magnitud o intensidad de la retrodispersión depende de cómo la energía transmitida interactúa con la superficie, la cual es función de varios parámetros relacionados a las características del radar y de la superficie.

Hasta ahora hemos hablado de los parámetros del radar queejercen una influencia en la retrodispersión de la señal los cuales son: Longitud de onda (frecuencia), polarización y ángulo de incidencia, en este artículo hablaremos de los parámetros en la superficie terrestre que influyen en la retrodispersión (estructura de los objetos en la superficie y las propiedades dieléctricas de la superficie). Dentro de la estructura de la superficie encontramos la rugosidad o aspereza, la orientación y la densidad de la vegetación.

La aspereza o rugosidad de la superficie, una superficie se considera rugosa si su estructura superficial tiene dimensiones comparables a la longitud de onda. Por ejemplo, si las olas creadas por el viento en la superficie del agua son relativas a la longitud de la onda, entonces la superficie aparecerá áspera o rugosa y se verá más brillante en la imagen.

Otra característica de la superficie es la orientación, la cual influye en la interacción de las ondas que estén horizontal o verticalmente polarizadas. El doble rebote, característico de vegetación inundada ocurre cuando hay dos superficies que crean ángulos rectos en dirección del radar, como por ejemplo una superficie de agua y un tronco como resultado la señal rebota dos veces reflejando la mayor parte de la energía de vuelta al sensor y esta área aparecerá brillante. Si la orientación de los troncos no es perpendicular a la superficie del agua entonces el doble rebote no ocurriría.

La densidad de los componentes de la vegetación y la biomasa en el caso de la vegetación inundada influirá la dispersión por doble rebote, mientras más alta la biomasa y/o la densidad de los componentes de la vegetación, entonces menor será la penetración a través del follaje, esto también es función de la longitud de onda.

La constante dieléctrica es un indicador de la reflectividad y conductividad de la superficie y determina en parte la intensidad de la señal retrodispersada. Las propiedades dieléctricas de un material influyen en su habilidad de absorber energía de microondas y por ello afecta la dispersión de dicha energía. La magnitud de la retrodispersión es proporcional a la constante dieléctrica de la superficie.

La constante dieléctrica de materiales secos está entre 3 y 8; y la constante dieléctrica de agua en estado líquido está entre 40 y 80 (depende de la frecuencia de la microonda), por ello la cantidad de humedad en el suelo y en la vegetación influyen enormemente en incrementar la reflectividad de la señal de radar. En general la reflectividad aumenta con el aumento de la humedad lo cual significa que hay menos penetración a través del medio. Por ejemplo, el suelo y la vegetación aparecerán más brillantes cuando su nivel de humedad es alto. Por otro lado, mientras más baja es la constante dieléctrica más energía es absorbida y más oscura se verá la superficie.

El valor dieléctrico del agua congelada muy bajo, alrededor de 3.15, comparado al de agua en estado líquido mencionado anteriormente por ello el agua congelada se verá más oscura que la líquida. Por ejemplo, la siguiente imagen, muestra un proceso que se presenta en las latitudes altas. Anualmente se lleva a cabo una transición de la superficie terrestre de un estado congelado a un estado descongelado. Durante la transición de la superficie de congelado a descongelado hay un incremento en las propiedades dieléctricas de la superficie, esto causa un incremento notable en retrodispersión.

Pedro Villegas

Ingeniero Civil, Master en Ingeniería con énfasis en hidrogeología