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Características de los Corner Reflector desplegados en la Isla de Decepción

Como continuación del post publicado el 16 de febrero de 2022 "¡Tenemos triedros de calibración de PAZ en la Antártida!", hoy os hablaremos de la experiencia adquirida durante esta XXXV Campaña Antártica en relación al despliegue de los reflectores en Isla Decepción.

Isla Decepción (62.93° S, 60.57° W) es uno de los pocos volcanes activos en la Antártida, cuyas erupciones más recientes han tenido lugar en 1842, 1967, 1969 y 1970.  La isla está situada entre el archipiélago de las Shetland del Sur y la península Antártica, en el centro del estrecho de Bransfiel. Se trata de un estratovolcán con forma de herradura de 25 km de largo en su parte sumergida, 15 km de diámetro en su parte emergida y una bahía interior de 6-10 km. Como consecuencia de su actividad volcánica la isla ha sido objeto de diferentes estudios para controlar la evolución de su deformación.

La posibilidad de desplegar triedros de calibración SAR del satélite PAZ en la isla de Decepción permite realizar, entre otroas estudios, el análisis de la estabilidad de las constantes radiométricas y geométricas de los productos complejos PAZ apoyados en reflectores desplegados en latitudes polares, análisis de los efectos de la dinámica de placas en la determinación de la posición de los reflectores en imágenes SAR y la generación de un DEM PAZ preciso sobre la zona sur de Isla Decepción que pueda utilizarse como base para el estudio de movimientos del terreno y erosión costera.

A mediados de este pasado mes de enero, nuestros colegas del IGN llegaron a la Base Antártica Española Gabriel de Castilla. Tras la primera fase de aclimatación y aprendizaje de rutinas de la Base, se comenzaron las actividades científicas programadas, entre las que se encontraban la instalación de los tres reflectores INTA que habíamos enviado a Isla Decepción en noviembre de 2019.

Estos reflectores son elementos de calibración pasivos de tipo esquina de cara triangular, que brindan altas precisiones radiométricas y sin retardos en la señal reflejada. Se encuentran instalados sobre una estructura-base que permite su alineamiento con respecto al pase del satélite. Dada la importancia de su localización precisa para los análisis sobre imágenes SAR, su posición es medida mediante el método RTK-GPS (Real Time Kinematic Global Position System).

El tamaño de estos tres reflectores es de 1 metro de arista cuya Sección Transversal RADAR (RCS) teórica de 36.42dBsm. Dos de estos tres reflectores, fueron orientados a órbita descendente, los denominados INTA40_BAEG y INTA42_BAD y el otro, INTA41_BAEG, a órbita ascendente con unas elevaciones ajustadas para ser observados desde el satélite a diferentes ángulos de incidencia (Tabla 1).

Las ubicaciones de los triedros han sido seleccionadas para cumplir un conjunto de requisitos que garantizan la estabilidad temporal de la señal, la planitud del terreno y la no existencia de interferencias por elementos cercanos a la instalación que puedan perturbar la señal de retorno. Estas tres ubicaciones se encuentran cercanas a la Base, facilitando de esta manera las actividades de instalación y su mantenimiento durante la campaña.

Las coordenadas de los triedros reflectores (Tabla 1) están dadas en el sistema de referencia del satélite IGb2014 (similar a ITRF2014 época 2010.0) por lo que obtenemos una coherencia a la hora de realizar los análisis pertinentes sobre los reflectores en imagen SAR.

 

Ubicación (SiteName)

Latitud (°)

Longitud (°)

Altura sobre el elipsoide (m)

Orientación Norte (°)

Elevación (°)

INTA40_BAEG

-62.97688450

-60.67214588

23.404

22.86

9,29

INTA41_BAEG

-62.97702350

-60.66694987

25.280

152.70

10.3639

INTA42_BAD

-62.97524850

-60.69067787

26.439

24.97

9.23

Tabla 1. Coordenadas y alineamientos de ubicaciones de los reflectores

El alineamiento de los reflectores y la geometría de las adquisiciones sobre Isla Decepción durante la campaña antártica están optimizados para maximizar el número de tomas de imagen científicas PAZ, las cuales se han definido con una variabilidad de configuraciones de funcionamiento del instrumento SAR, siendo procesadas como órbita de precisión científica.

 

Ubicación (SiteName)

Modo de imagen

Canal de Polarización

Haz (ID)

Ángulo de

Incidencia ( °)

Dirección de órbita

INTA41_BAEG

SM-S

HH

strip_006

27.19-30.23

ASCENDENTE

INTA41_BAEG

ST-S

HH

spot_045

36.55-37.99

ASCENDENTE

INTA41_BAEG

ST-S

HH

spot_064

43.77-44.98

ASCENDENTE

INTA41_BAEG

ST-S

HH

spot_082

49.52-50.54

ASCENDENTE

INTA40_BAEG

INTA42_BAD

SM-S

VV

strip_007

29.52-32.44

DESCENDENTE

INTA40_BAEG

INTA42_BAD

ST-S

VV

spot_048

37.77-39.18

DESCENDENTE

INTA40_BAEG

INTA42_BAD

ST-S

VV

spot_067

44.80-45.97

DESCENDENTE

INTA40_BAEG

INTA42_BAD

ST-S

VV

spot_085

50.39-51.38

DESCENDENTE

Tabla 2. Parámetros de configuración radar de las tomas de imagen.

La duración de la campaña de adquisición de tomas de datos SAR ha sido de dos meses, adquiriéndose 33 productos

  • En órbita ascendente: 5 en modo de imagen Stripmap y 13 en Staring Spotlight
  • En órbita descendente: 4 en modo Stripmap y 11 en Staring Spotlight

A finales de marzo la campaña llegaba a su fin por lo que había que desinstalar los reflectores. Anselmo Fernández (compañero del IGN) encargado de la instalación de los reflectores en la isla, al comprobar que el estado de éstos era bueno, habiendo soportado sin ninguna incidencia las inclemencias meteorológicas de la zona, propuso la posibilidad de dejar desplegado alguno de los triedros durante la invernada. La propuesta fue consultada en primer lugar al Comité Polar Español que la aceptó puesto que no suponía ningún impacto ambiental en la isla.

En este punto nos encontramos en la disyuntiva de elegir dejar los tres triedros instalados, arriesgándonos a perderlos debido a su posible deterioro a lo largo del invierno austral, o no dejar ninguno, teniendo que repetir las instalaciones el próximo año, siempre contando con que éstas sean posibles para el personal de la siguiente campaña antártica. Finalmente, tomamos la decisión (conservadora) de dejar uno de ellos instalado durante la invernada, el INTA41_BAEG, quedando reforzado con sacos terreros y 4 vientos anclados al terreno. Esto no va a permitir obtener datos durante un año completo y estudiar el comportamiento del triedro en los meses de invierno austral, teniendo que superar temperaturas inferiores a -20°C, rachas de viento de más de 100km/h y la acumulación de nieve.

Los resultados del análisis radiométrico y geométrico sobre los datos adquiridos hasta el momento, serán recogidos en el artículo "Ampliación del campo de calibración INTA en Isla Decepción" que será presentado en el IV Congreso de Ingeniería Espacial y I Semana Interdisciplinar del espacio (Madrid, 20-24 junio 2022).

DEM_Decepción

Figura 1. DEM obtenido con SNAP a partir de dos productos de PAZ en modo de imagen Staring Spotlight adquiridos el 14-25.02.2022