OBSERVACIO
DE
LA
TERRA
AMB
SENSORS
PASSIUS
DE
MICROONES
A.
BRO^U^7As
Dep.
de
Teo ia
del
Senyal
i
Comunicacions,
G up
AMR
ETS
Enginye s de
"I'elecomunicacio
de Ba celona
Uni e si a
Poli ecnica
de
Ca alun a
Ap a .
30002,
08080
Ba celona
IN^I^ROI)UCCIO
El
desen olupamen
conjwl
de
senso s
i
de
pla a o mes
ae ies
o
sa el^li s
ha
consolida
una
e ie
de
ecniques
de
elede eccio,
des inades
a
1'obse acio
emo a
del
nos e
i
al es
plane es.
La
majo ia
dels
senso s
u ilize s
una
Banda
de
I'espec e
elec omagne ic
des
de
les
equencies
de
mic oones
ins
a
I'ul a iola .
Podem
dis ingi
dos
ipus
de
ecniques,
les
passi es
en
quo
s'en egis a
la
adiacio
emesa
pe
la
supe icie
obse ada
o
e lec ida
de
on s
na u als
com
el
Sol
i
les
ecniques
ac i es
es
el
p opi
senso
qui
apo a
l'ene gia
d'il•luminacio
necessa ia.
En
els
dos
p ime s
apa a s
d'aques
a icle
desc iu em
les
ecniques
passi es
op iques
i
les
ac i es
basades
en
el
ada .
Dedica em
el
e ce
apa a
a
p esen a
les
no es
ecniques
passi es
de
mic oones
i
les
o es
aplicacions
en
elede eccio,
de
les
quals
p esen a em
alguns
esul a s.
Finalmen
comen a em
les
endencies
u u es
en
aques
camp.
I.
SIS^II:MES
(^PllC i
DE
TFL ^
;DI^a1^:CC10
La
ecnologia
op ica
es
la
mes
madu a
i
u ili zada
en
elede eccio.
Els
senso s
op ics
ac uals
emba ca s
en
sa el•li
consis eixen
en
ag upacions de
o ode ec o s
sensibles
a
les
di e en s
bande
del
isible
i
l'in a oig,
i
inco po-
en
en
alguns
a os
sis emes
elec omecanics
d'explo acio
de
la
ima ge.
Deponen
de
les
ca ac e is iqueso bi als
del
sa el•li
s'ob c
un
o
comp omis
en e
la
esolucio
espacial
de
la
ima ge,
la
supe icie
explo ada
i
la
pe iodici a .
Els
sa el•li s
me eo ologics
geoes aciona is,
com
els
Me eosa
de
1'Agencia
BLIdl.
SOC.
Cm.
Ci^nc.j,
Vol.
XIV,
N6M.
2,
199/1
^n^
)I ,^lKl^
.i^7nlihl.l
I17^'K.I.i,^lH^l.A:u^K^l'U^ll
^h1.1/1 7,'uu l.^
Lspacial
Eu opea
(ESA),
en
es a
si ua s
a
uns
36.000
km
de
la
Te a
p opo cionen
una
cobe u a
comple a
de
la
ca a
obse ^^ada
del
planes,
i
n'ob enen
di e ses
ima ges
al
dia
en
el
isible
i
I'in a oig.
La
esolucid
do
la
ima ge
es
bas an
baixa
amb
miles
de
pixel
d'alguns
km
de
cos a
[
l
].
Aln-es
sa el^li s
me eo ologics
om
els
NOAA
(Na ional
Oceanic
and A mosphe ic
Adminis a ion)
es
col•loquen en
o bi es
pola s
a
una
al i ud
duns
850
km;
d'aques
manes
es
millo a
la
esolucio
espacial
a
cos a
d'una
cobe u a
meno
i
un
pe iode
de
explo acio
d'una
egici
de e minada
de
1'o d e
d'un
dia
(2J.
En
aplicacions
de
ca a>g a ia,
usos
del
e en >
in en .u-i
de
masses
o es ls,
de
con eus
o
de
neu
s'u ilizen
senso s
d'al a
esolucio
amb
miles
de
pixel
de
l'o d e
d'una
desena
de
me es
de
cos a
Dos
examples
ep esen ius
s un
els
p og ame
Landsa
do
la
NASA
i
el
nces
Spo .
l^.l
senso
Thema ic
Mappe
dels
Landsa
Do e
una
ima ge
mul iespec al
en
7
b.uldes
di e en s
que
es
mos en
a
la
a ly
I
[2]
conjun amen
amb
els
pa ameu-cs
que
es
isuali zen
ipicunen
a
calla
bandy.
Taula
1.
I3andes
espec als
i
aplicacions
ipiyues
del
Landsa
Thema ic
Mappe .
L3ANDA
ESPECTRAI.
APLICACION i
0.45
-
0.52
µm
^l^ipus
de
sol
0.52
-
0,6
µm
Vigo
i
c eixemen
de
ege aci^i
0.63
-
0.69
µm
Abso cio
de
la
clo o il
•
la:
classi icacio
ege al
OJ6
-
0.9
µm
Maya
de
masses
d^ai^^ua
( ius,
la
s,
e c.)
1.55
-
1
J5
µm
Disc iminan
neu/nu ols
,
humi a
s^ ge al
2.OH
-
?.
35
E m
Pe o bacions
hid o enniyu s
10.4
-
125
µ
m
^l^empe i u a
supe icial
del
sol
i
plan e
F.Is
sa el•li s
d'al a
esolucio
se
i uen
en
o bi es
pola s baixes
i
escomh en
una
anja
de
c eny
al
olsn
dun
cen ena
de
l:m
d^amplada.
Aixo
compo a
un
pe iode
de
eexplo aci6
de
I'o d e
d'un
mes
(amb
bona
clima ologia),
que
di icul a
el
seguimen
del
Eenomens
d'e oluci6
apida.
Els
sis emes
op ics
enon
Pe o
una
limi uio
impo sn :
la
necessi a
dunes
bones
condi ions
d'il^lum
inacio
sola
i
de
mspa encia
a mos c ica.
Algunes
egions
I
BU
I
L
S01.
C.i
^
Cii
n,.
1 ^
%
o
I.
X
IV,
N
i
HI,
2,
1
99-1
I
IRO l
/ I
L^
o,
del
plane a
que
es
oben
quasi
pe pe uamen
cobe es
de nu ols
no
poden
esse
moni o i zades
e icacmen
amb
aques s
sis emes.
2.
SISI
EMES
ACIIUS:
El.
RADAR
Els
ada s
de
elede eccio
il•luminen
a
equencies
de
mic oones,
ipicamen
d'
I
a
15
GHz,
i
en egis en
els
ecos
e lec i s
pe
la
supe icie.
La
o macio
d'ima ges
de
ada
s'aconsegueix
amb
la
co nbinacio
de
dues
ecniques:
comp ess16
de
polsos,
que
p opo ciona
al a
esolucio
en
la
di eccio
d'il•Iuminacio
del ada ,
i
abe u a
sin e ica
[3],
que
assoleix
una
esolucio
compa able
en
la
di eccio
ans e sal,
o igen
de
1'ac onim
angles
SAR
(Syn he ic
Ape u e
Rada )
amb
que
es
dcnominen
aques s
sis e nes.
Els
SAR
ae o-
anspo a s
ob enen
ima ges
amb
una
esolucio
espacial
de
l'o d e
del
me e,
i
es an
al
ol an
dels
10
m
els
emba ca s
en
sa e]-li .
La
esolucio
cs
doncs
compa able
a
I'ob inguda
amb
els
millo s
sis emes
op ics,
pe ()
hi
ha
algunes
di e encies
onamen als.
En
p ime
hoc
el
ada
p opo ciona
un
senyal
holog a ic
que
es
p ocessa
amb
o dinado
pe
al
de
econs ui
la
ima ge,
men e
que
en
els
si emes
op ics
el
senso
isuali za
di ec amen
la
zona
explo ada.
Essen
el
ada
un
senso
ac iu,
no
es a
condiciona
pe
la
il•lum
i
nacio
sola
i
po
pe
au
eballa
dia
i
ni
sense
in e upcio.
A
mes
els
hid ome eo s,
nu ols,
boi es,
e c.,
son
anspa en s
a
equencies
de
mic oones
a
di e encia
de
les
op iques,
I
ins
i
o es
poden
isuali za
alguns
de ails
del
subsol
en
zones
de poca
humi a .
G acies
a
aques
e
s'ha
pogu
ca og a ia
el
plane a
Venus
amb
una
a mos e a
opaca
al
isible,
en
la
ecen
missio
Magallanes
[3]
de
la
NASA.
La
u ili zacio
d'un
senyal
cohe en
d'il•luminacio
p odueix
un
so oll
g anulos
anomena
speckle
que
di icul a
la
in e p e acio
de
les
ima ges.
Els
senso s
de
sa el•li
ac uals eballen
a
una
equencia
i
pola i zacio
de
l'ona
uniques,
en
can i
els
mode ns
sis emes ae o anspo a s
poden
ope a
ja
a
di e ses
bandes
i
amb
mul iples
pola i zacions.
D'aques a
mane a
s'es a
augmen an
el
olum
d'in o macio
subminis ada,
cosa
que
pe me
la
disminucio
del
so oll specklei
el
desen olupamen
de
ecniques
de
classi icacio
i
ex accio
p ecisa
d'inFo macio.
Al es
senso s
ac ius
de
ada
son
els
dispe some es
i
al ime es,
els
p ime s
dedica s
ipicamen
a
la
o macio
de
mapes
de
en
sob e
la
supe icie
ma ina,
men e que
els
al ime es
p opo cio-
nen
una
mesu a
amb
p ecisions
de
cen ime es
de
les
pe o bacions
de
la
supe icie,
i
aixi
posen
de
mani es
pe
exemple
el
elleu
del
ons ma i.
3.
Lis
I
CNIQUIS
I'ASIVES
I)E
MICRC)ONES
El
p og es
ecnologic
en
el
camp
de
ecep o s
sensibles
de
mic oones
ha
pe mes
el
desen olupamen
de
senso s
passius
a
aques es
equencies; aixo
ol
[Bn ll.
Soc.
Ca .
Cicnc.], Vol.
XIV,
Num.
2,
199,1
'u
OIW
I'1.{ ]u0/L. IIRRAA. llio[A
)JJo11
.I00/1
/0/
0/10R )uA/^
di
que
de
la
ma eixa
mane a
que un
sis ema
Op ic,
el
senso
no
apo a
po encia
a
I'escena
sing
que
en egis a
ci
ni ell
de
adiacio
e' mica
e nes
pe
Ia
supe icie
o
e lec i
d'al es
on s
na u als
co n
l'a mos e a o
el
so].
Aques a
ecnica
p opo ciona
in o macio
complemen a ia
a
les
desc i es
en
el
pun s
an e io s,
pa icula men
en
I'es ima
del
con ingu
d'aigua
del
sol
i
con eus
,
a
mes
de
la
empe a u a
,
la
salini a
i
el
en
sob e
el
ma
[
4].
El
p incipal
incon enien
de
la
adiome ia
es
la
se a
baixa
esolucio
espacial
,
que
es a
millo an
g acies
a
les
no el
ecnologies
en an enes
.
Pe
a
o ma
la
ima ge
el
eix
de
l'an ena
escomb a
necanicamen
(
ig.])
o
elec onicamen
la
egio
obse ada.
Les
ima ges
mos en
la
empe a u a
apa en
de
b illan o
que depen
de
la
empe a u a
isica
de
la
supe icie
,
la
se a
na u alesa
,
humi a
i
composicio,
cis
e ec es
a mos e ics
i
en
el
cas del
ma
la
in ensi a
i
di eccio
del
en
a
nus
de
la
salini a
de
i'aigua.
Re lec o
muhil
RadiOmc e
I)i cccii)
de
ol
lap
Fig.
I
.
Geome ia
d'explo acio
en
Un
senso
adiome ic
de
mic oones.
3.1
Radiacio
e nica
supe icial
i
a mos e iea
en
mic oones
La
Bel
de
Rayleigh
-
Jeans
[
4]
desc iu
adequadamen
el
compo amen
emissiu
d
'
un
cos
neg e
a
egiiencies
de
mic oones
.
La
b illan o
B
en
una
di eccio
O
,
c5
es
donada
pe
a
on
ample
de
Banda
A
pe :
B(0,q)
2k
TA
X2
Bud].
Soc.
Ca
.
Cien,.J,
Vol.
AIV.
N
uu.
_',
1994
I.IJR(
('hI.i^
u5
k
es
la
cons an
de
Bol zmann, X
la
longi ud
d'ona obse ada
1
T
es
la
empe a u a
isica
del
cos.
Un
cos
eal
es
po
modcla
amb
una
empe a u a
de
b illan o
TIl(H,O)
in e io
a
la
isica.
La po encia
de
senyal
P
ecollida
pe
in
adiome e
es
po
exp essa
en
uncio
de
la
empe a u a
apa en
de
so oll
T, I,
obse ada
en
que
s'acos umen
a
exp essa
els
esul a s
P=k7
A .
^4
1)
La
empe a u a
apa en
en
aplicacions
de
elede eccio
e's
consequencia
de
di e ses
con ibu ions:
adiacio
gene ada
pe
la
a mos e a,
pe
la
supe icie
e es e
1
e lec ida
pe
aques a
en
la
di eccio
d'obse acio,
p oceden
de
1'a mos e a
o
al es
on s
ex aplane a ies.
El
compo amen
emissiu
dels
medis
ma
i
e es e
es
po
de e mina
a
pa i
dels
coe icien s
de
dispe sio
de
ada
bies a ics
u ili zan
les
exp essions
de
Peake
[4].
En
el
ma
unicamen
es
necessa i
conside a
els
pa ame es
supe icials,
en
no
exis i
pene acio
ap eciable
en
I'aigua
salada.
El
model
u ili za
conside a
el
ma
co n
una
supe icie
amb
ugosi a s
mol
mes
g ans
que
la
longi ud
d'ona de
eball,
amb
una
dis ibucio
d'inclinacions
de
ipus
gaussia.
Els
models
exis en s
pe
al
medi
con inen al
son
de
ipus
selniempi ic,
a
causa
de
la
di icul a
de
modela
en
p o undi a
la
g an
di e si a
de
si ua ions
possibles.
El
modela
de
la
capa
ege al
es
especialmen
di icil
ca
exis eixen
in e ac ions
mul iples
en
I'es uc u a
de
les
plan es
1
el
sol.
Els ac o s
amb
una
majo
incidencia
en
el
compo amen
emissiu
con inen al
son
la
humi a ,
la
ex u a
1
composicio,
la
ugosi a ,
la
capa
ege al
i
el
seu
g au
d'hid a acio
[4].
L'a mos e a
es
po
conside a
in
medi
abso ben
en
la
banda
de
mic oones
sense
dispe sio
ap eciable.
La
se a
con ibucio
di ec a
es
modela
amb
una
empe a u a
ascenden
1
la
con ibucio
e lec ida
pe
la
supe icie
e es e
es
de e mina
a
pa i
de
la
empe a u a
a mos e ica
descenden
[4].
El
calcul
de
l'abso cio
a mos e ica
es
eali za
a
pa i
de
les
concen a ions
d'oxigen,
apo
d'aigua
i
de
les
o ma ions
nu oloses.
Pe
a
comple a
els
models
s'han
a egi
les
on s
de
adiacio
ex a e es e
de
ca ac e
pun ual
com
el
sol,
aixi
com
les
dis ibuides:
so oll
de
ops
de
l'uni e s
i
el
galac ic.
3.2
Simula ions
eali zades
A
pa i dels
models
an e io s
es
poden
simula
en
o dinado
les
ima ges
que
s'ob ind ien
en
uncio
del
ipus
i
la
banda
de
equencies
del
senso .
La
igu a
2
(esque a)
mos a
una
ima ge
del
Medi e ani
occiden al
amb
els
pa ame es
del
senso
op mi za s
pe
a
isual
I za
la
empe a u a
supe icial;
a
la
d e a
es
po
eu e
el
mapa
eal
de
empe a u es
on
el
can i
de
colo ep esen a
un
inc emen
d'
I
°C
en
di eccio
al
sud
des
de
17
a
22
°C.
L'escala
de
pseudocolo
calib ada
a
la
pa
supe io
de
la
ima ge mos a
la
empe a u a
apa en
de
b illan o
en
g a is
Kel in
[Bu ll.
Soc.
Ca
.
Cicnc.[,
Vol.
XIV,
Num.
2,
1994

Tn )17^
In ,
/,'l
(
'()/I/
I.•I
//RAHLl1I
/.A• mh1,1
Il
^I)/Hll(
Mods
malgcdc,.ucI•Ii ,inu lidado cmpC a uIc
apa en sLid
.1Icdi CI
ani1)b inguda16.b
(;Hz
amb
pola i zacid
e ical
i
511
d
inclinaci6
espec e
a
la
e ical.
obsel ada.
F.l
model
u ili za
inclou
els
c cc es
de
les
a iacions
de
sal
i
n
i a
de
l'aigua
i
la
di eccio
i
in ensi a
del
en ,
que
apa eixen
a
la
ima ge
com
e ec es
c eua s
o
pe o bado s
pe
la
di icul a
d'ailla
o almen
aques s
pa ame es. Es
coneguda
l'ele ada
sensibili a
de
la
empe a u a
de
b illan o
amb
el
con ingu
aquas
del
sbl,
aixb
CS
po
cons a ,l
a
la
igu a
3
(esque a)
que
mos a
una
1111310C
coluinen al
Pig.
4.
Ima gc
do
s:uci
li
^imulada
do
cmpc 11
11
1
.il,.u:
III,
d,
Li
iMn.i
I'll(
111, Ill.il
de
la
igu a
2,
ob inguda
a
1.4
(;Hz
i
50°
d'inclinacid.
IBuill.
Soc.
Cu
.
Cicnc.l, Vol.
XIV
,
Num.
2,
1994
simulada de
la
egio
Medi e ania
an e io ;
a
la
d e a
es
ep esen s
la
humi a
del
sol
de
0.05
g /cm`
a
0.35
g /cmj,
i
es
po
obse a
com
les
empe a u es
mes
edes
co esponen
a
les
zones
mes
humides.
L'ob encio
d'ima ges
amb
esolucions
espacials
de
1'o d e
de me es
eque eix
senso s
que
ope in
a
baiza
al inid.
La
igu a
4
(esquen^a)
mos a
una
Fig.
4.
Ima ge
amb
senso aen,n.in^pu
.
u
^I
I^ae o^u>
^1c^1
I' i
a
35
(;
li,
^,ola i za i^"^
ho i zon al
i
escomb i
angula
do
30°.
ima ge
simulada
de
I'ae opo
del
P a
a
Ba celona
ob inguda
a
35
GHz
desde
un
helicop e
olan
a
500
m
d'al i ud
equipa
amb
una
an ena
mobil
de
CO
cm
de
diame e.
A
la
d e a
es
ep esen en
en g oc
les
pis es
i
la
zona
d'es acionamen .
A
les
escenes
s'han in odu^
di e en s
opus
de
sol,
cul ius,
o
a egin es uc u es
u banes
i
supe icies
de
cimen
i
as al .
A
les
ima ges,
ell
a ions,
essen
objec es
me al•lics
amb
empe a u es
de
b illan o
al
ol an
de
40
K,
con as en
espec e
all
al es
ma e ials
amb
empe a u es
al
ol an
de
200-300
K.
4.
^hF ni^.;^^cn^s
^^^ ^^iz s
Ha en cons aca el
ca ac e
complemen a i
de
les
ecniques p esen ades
s'es a
eballan
en
la
in eg acio
de
mul iples
senso s
en
una
ma eixa
pla a o -
ma,
ja
sigui
a io
o
sa el•li .
Aixo,
a
mcs
d'augmen a
el
olum
d'in o macio
disponible,
s'espe a
clue
ob i
o
un
segui
de
no el
ecniques
d'explo acio
i
in e p e acio
basades
en
la
usio
o
combinacio
op ima
de
les
dades
^Budl.
Soc.
Ca
.
Cicnci,
^^ol.
^R
',
:hum.
_',
1994
^u i
^)liVl I^J^7ulUl.i h7^'l(:i.i.1/ Sl^ :^nl^'^P.^IJ^I('^1U.1/l Y;nUAl^
subminis ades
pe
ecniques
di e en s.
En
aques a
lima
les
g ans
adminis a ions
espacials
han
inicia
ja
p og ame
que
culmina an
en
el
llan4amen
de
g ans
es acions
o bi als
d'obse acio
de
la
Te a
cap
a
1'any
2000
[5].
Un
p oblema
penden
de
solucio
es
1'emmaga zema ge
de
les
lodes
subminis ades
pe aques s
sa el^li s,
que
en
el
ca
de
I'Ea h
Obse a ion
Sys em
(EOS)
de
la
NASA
po
a iba
a
p odui
un
olum
de dales
equi alen
a
mile s
de
in e
magne iques
d'o dinado en
un
sol
dia
d'ope acio.
jimli.
^-.
C, .
C,^-.J,
^,,L
XIV,
N6m.
2,
199-4
RRO0I1
/A,5
200
BIBLIOGRAFIA
[
1
]
P.M.Ma he ,
"Compu e
p ocessing
o
emo ely
sensed images",
John
Wiley
&
Sons,
No a
Yo k,
1987.
[2]
K.H.
Szekielda,
"Sa elli e
moni o ing
o
he
ea h",
John
Wiley
&
Sons,
No a
Yo k,
1988.
[3]
C.F,Iachi,
"Spacebo ne
ada
emo e
sensing:
applica ions
and
echniques",
IEEE
P ess,
No a
Yo k, 1988.
[4]
F.T.Ulaby,
R.K.Moo e,
A.K.Fung,
"Mic owa e
emo e
sensing,
ac i e
and
passi e",
Vol.
1,
Addison Wesley
Co.
,
Read]
ng,
MA,
1981.
[5]
Special
Issue
on
he
Ea h
Obse a ion
Sys em
(EOS)
syne gism
s udy,
IEEE
T ansac ions
on
Geoscience
and
Remo e
Sensing,
Vol.
29,
num.
6,
no emb e,
1991.
[Bu ]!.
Soc.
Ca
.
Gene].
Vol.
XIV
,
Num.
2,
1994