Modelos digitales de elevación a partir de imágenes de radar en bandas L, C y Xf

Título

Modelos digitales de elevación a partir de imágenes de radar en bandas L, C y Xf

Colaborador

Balbarani, Sebastián

Editor

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería

Fecha

2021-04

Extensión

xxii, 146 p.

Resumen

Un Modelo Digital de Elevaciones (MDE) es una grilla regular en la que cada pixel contiene el valor de la altitud del terreno, sobre un determinado sistema de referencia plani-altimétrico. Este producto y sus derivados poseen aplicaciones en proyectos de respuesta ante alertas y emergencias, ingeniería básica en obras de infraestructura (usinas hidroeléctricas, gasoductos, tendido eléctrico, vías férreas), ingeniería ambiental, geología, procesamiento de imágenes satelitales, entre otras. Los MDE libres, ya sean locales o globales, poseen resolución espacial desde los 30 metros, pudiendo ser inapropiado su uso para diversas aplicaciones. Mediante el uso de imágenes de radar de apertura sintética (SAR, Synthetic Aperture Radar) se pueden generar MDE con mayor resolución espacial, entre 3 y 20 metros, de manera rápida y eficiente, sobre grandes extensiones, y con la posibilidad de prescindir de mediciones en el terreno (sin uso de puntos de apoyo). Interferometría de radar de apertura sintética (InSAR, Interferometry Synthetic Aperture Radar) es una técnica geodésica de la teledetección que permite explotar la información contenida en la fase de las imágenes para estimar la elevación de la superficie terrestre. Si bien la técnica presenta ciertas ventajas sobre los sistemas de adquisición ópticos, las limitaciones más importantes son: los errores atmosféricos, las distorsiones geométricas (desplazamiento por relieve, escorzo, inversión por relieve y sombra), y la incertidumbre, producto de la configuración espacial y temporal de los pares interferométricos (decorrelación). El presente trabajo de tesis se basó en la obtención de MDE mediante la técnica InSAR, con pasada repetida (RPI, Repeated Pass Interferometry), a partir de imágenes SAR en banda L (ALOS Palsar), banda C (Sentinel-1) y banda X (COSMO SkyMed). El área de estudio estuvo focalizada en una región de 21,5 km x 18,5 km que incluye al Volcán Lanín y su entorno, en la provincia de Neuquén, la cual presenta una topografía abrupta. La cadena de procesamiento interferométrico incluyó: selección de imágenes; preprocesamiento; corregistro, muestreo e interpolación; formación del interferograma; filtrado; desenrollado de fase; conversión de fase a altura y georreferenciación. Los resultados muestran interferogramas topográficos con presencia de franjas que en un análisis preliminar denotan desniveles de la topografía del terreno. Los mapas de coherencia presentan baja decorrelación en el cono del edificio volcánico y en las crestas del lado sureste. En la cima del volcán (cráter y alrededores) la decorrelación es alta. En tanto, en la zona baja se aprecia decorrelación media y alta. Los mapas de coherencia generados a partir de imágenes ALOS Palsar y Sentinel-1 presentan bondades en relación a la decorrelación observada en aquellos que fueron formados utilizando imágenes COSMO SkyMed. Finalmente, los modelos topográficos obtenidos fueron comparados con el MDE-Ar v2.0 30m (Modelo Digital de Elevaciones de Argentina) para determinar la calidad de los mismos, donde los MDE generados a partir de imágenes ALOS Palsar y COSMO SkyMed presentan bondades respecto a la calidad observada en aquellos elaborados a partir de imágenes Sentinel-1, estos últimos se encuentran afectados en gran medida por las líneas base perpendiculares, las cuales son cortas. La calidad de los MDE, para todas las bandas, varía considerablemente respecto a la coherencia, mejorando cuando la decorrelación disminuye.