Algunas veces hemos visto a colegas extrañarse por el hecho de que para georreferenciar adecuadamente las imágenes de algunas misiones de Observación de la Tierra el sistema de proceso utilice puntos de control sobre el terreno imagen a imagen. Esto ocurre en bastantes casos, y ocurrirá por ejemplo en Ingenio.

Para valorar este problema tenemos que considerar el balance de error en el sistema de determinación de posición y orientación del satélite (AOCS, Attitude and Orbit Control System) de cada misión frente al tamaño de píxel.

En instrumentos para obtener datos de alta o muy alta resolución espacial, el área de terreno que contribuye a un píxel está por debajo de los 10 m. Esto hace que el ángulo que determinan las líneas de visión de dos píxeles consecutivos es muy pequeño. Para poder georreferenciar la imagen con error menor que un píxel (el objetivo habitual), necesitaríamos conocer esas líneas de visión con un error menor que ese ángulo. Esto exige del AOCS unas prestaciones que no son fáciles de conseguir.

En Sentinel-2, una misión de muy alta gama, y según su entrada en el eoPortal, la especificación del AOCS es la siguiente:

-AOCS control error ≤ 1200 µrad (3σ) per axis

-Attitude determination error (onboard knowledge) ≤ 10 µrad (2σ) per axis

-Relative pointing error ≤ 0.03 µrad/1.5 ms (3σ); and ≤ 0.06 µrad/3.0 ms (3σ)

El primer dato (que se traduce en casi 1 km sobre el terreno) nos indica el error que tenemos en controlar el satélite para que apunte en la dirección adecuada. Este error causa por ejemplo que no siempre se repita exactamente la misma escena, pero no impide una posterior georreferenciación. Esta sí depende del segundo dato, el error en el conocimiento de la orientación angular del satélite en cada eje de su sistema de referencia (roll, pitch y yaw). Y aquí, considerando la altura orbital de 786 km, y usando una geometría simplificada, obtenemos un valor de ≈8 m. Al combinar ese valor en los tres ejes, nos resulta un error un poco por encima de los 10 m, y por tanto mayor que el tamaño de píxel.

El último dato hace referencia a la deriva de la orientación en un pequeño intervalo de tiempo, del orden del necesario para adquirir un píxel (1.5 ms). Es decir, informa de cambios en la orientación que no se podrían corregir aunque se conocieran por ocurrir a escala subpíxel. Este requisito está en el orden de centímetros y en cierta manera garantiza que entre píxel y píxel  el sistema ha muestreado el terreno de manera regular.

Las especificaciones, como habréis visto, están hechas para valores 2·sigma y 3·sigma, es decir para que se cumplan en el 95% y >99% de los casos respectivamente (asumiendo que los errores siguen una distribución normal).

El hecho de que la especificación del AOCS no garantiza el error en el conocimiento del apuntamiento por debajo de 1 píxel hizo que desde el principio de la misión (ver aquí, por ejemplo) se pensara en utilizar de manera sistemática puntos de control para ajustar la geolocalización de Sentinel-2. Para ello se diseño la Global Reference Image (GRI), de la que ya hemos hablado. Sin embargo, como es sabido y vemos en la figura tomada del último L1c Data Quality report, el funcionamiento del AOCS está siendo excelente, con un error muy poco por encima de un píxel, y la GRI (que todavía no está operativa) solo va a ser relevante para mejorar el corregistro multitemporal.