https://www.fao.org/3/t0355s/T0355S01.HTM

Los contenidos de esta sección son los siguientes:

  1. El interfaz de usuario del USGS EarthExplorer
  2. Registro para descargar productos.
  3. Realizar una búsqueda para obtener productos de la base de datos
  4. Descargar productos Landsat Nivel 1 y Nivel 2

Con el uso de satélites como plataformas se superado algunas de las dificultades generadas por la fotografía aérea desde aviones, ya que los satélites pueden observar toda la superficie terrestre con una periodicidad fija.

1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS

La posibilidad de obtener imágenes desde plataformas situadas fuera de la atmósfera terrestre no es una idea del s. XX. El primer problema al que se enfrentó el diseño de un vehículo espacial es vencer a la gravedad terrestre. Isaac Newton ya expuso sus fundamentos matemáticos en el siglo XVII, mientras que algunos escritores que pueden encuadrarse dentro del género de la “ciencia ficción”, como Edward Everett Hale o el propio Julio Verne, recuperaron esta idea; el propio Arthur C. Clarke detalló el posible uso de satélites para comunicación masiva entre continentes.

El uso de propulsión mediante motores cohete para impulsar estos vehículos ya fue sugerido por autores como Konstantin Tsiolkovsky o Herman Potočnik. Los trabajos de Werner von Braun para el diseño y fabricación de cohetes V-2 constituyeron un paso decisivo, no sólo en relación a la propulsión, sino también con el guiado de estos misiles, aunque a costa de las vidas de numerosos trabajadores esclavos del régimen nazi y de ciudadanos de los países aliados bombardeados. De hecho, las primeras imágenes de la Tierra desde el espacio fueron capturadas en 1947 desde una cámara colocada en un V-2 reutilizado por los Estados Unidos.

Figura Primera imagen espacial, 1947 (NASA 2009)

Aunque los rusos adelantarían a los Estados Unidos al poner en órbita el Sputnik I el 4 de octubre de 1957, los segundos se adelantaría recibiendo por primera vez imágenes desde la alta atmósfera mediante una cámara de televisión a bordo del Explorer VI (1959), si bien la fotografía aérea siguió siendo la herramienta principal para representar la superficie de la Tierra hasta principios de la década de 1960.

Imagen de satélite Explorer VI, 1959 (NASA 1959)

Las primeras imágenes fotográficas tomadas desde un satélite provinieron del satélite Corona, un proyecto secreto del Departamento de Defensa de EEUU. Dicha plataforma portaba cámaras tradicionales alimentadas por con películas de alta resolución, que luego eran devueltas a la Tierra mediante una cápsula de reentrada. Esta a su vez era recogida en el aire por un avión de recuperación. Como corresponde a un proyecto de la Guerra Fría, la primera imagen de alta resolución desde el espacio fue la del aeródromo soviético Mys Shmidta el 18 de agosto de 1960.

Corona Imagen satelital espía del aeródromo de Mys Shmidta, 1960

Fuente: National Reconnaissance Office 1960.

El primer sistema de observación remota verdaderamente funcional fue la serie de satélites de observación infrarroja por televisión (TIROS), el primero de los cuales se lanzó el 1 de abril de 1960. Esto inauguró el uso de satélites para la observación y pronóstico del tiempo.

Satélite meteorológico Tiros. Imagen meteorológica (NASA 1960)

El progreso de la tecnología en este campo se orientó en dos direcciones. Por un lado, en relación con las plataformas utilizadas. Las primeras eran diseños únicos, pero el rápido avance tecnológico facilitó el que un único diseño fuera utilizado en múltiples lanzamientos con pequeñas variaciones internas. El primer satélite construido de esta manera fue el satélite geosíncrono HS-333, dedicado a telecomunicaciones. En la actualidad, se comercializa un software para el diseño y la operatividad de pequeños satélites, denominado FreeFlyer. Una tendencia reciente es la producción de satélites más pequeños y más baratos. Estos satélites son más fáciles de lanzar y ofrecen muchas ventajas respecto a los grandes satélites; muchos son gestionados por empresas privadas. Se calcula que actualmente existen alrededor de 1100 satélites activos, y otros 2600 que han dejado de funcionar, pero todavía orbitan alrededor de la Tierra. Esta cantidad tampoco incluye las aproximadamente 500000 fragmentos de “basura espacial, del tamaño de una mesa o similar, que la NASA monitoriza para asegurar las operaciones en el espacio. Aunque la mayor parte de esta “basura especial” acaba cayendo a la superficie Terrestre, el constante incremento en el número de objetos orbitando (no solo satélites, también restos de los lanzadores -fases de cohetes-, y la colisión ocasional de satélites (que los convierte en una masa de piezas metálicas) supone una constante amenaza para las operaciones en el espacio, que algunos califican de irreversible.

El segundo campo está relacionado con los sensores. Si los sensores primitivos eran simples cámaras fotográficas o de televisión (espectro electromagnético visible), la incorporación de sensores multiespectrales capaces de registrar simultáneamente sectores diferentes del espectro electromagnético han ampliado la capacidad de los satélites y han revolucionado nuestro conocimiento de la Tierra. Se calcula que hoy en día casi 1000 satélites se dedican a la observación de la Tierra, proporcionando una gran cantidad de información (aproximadamente 10 terabits de datos), operados no sólo por agencias estatales sino también por compañías privadas.

2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

La trayectoria seguida por un satélite se conoce como órbita. A su vez, la inclinación orbital “i” es el ángulo formado por el plano orbital y el plano ecuatorial. Las órbitas de los satélites se adaptan a la capacidad y el objetivo de los sensores que portan; la elección de una determinada órbita se realiza en términos de altitud (su altura sobre la superficie de la Tierra), orientación y rotación con respecto a la Tierra. La mayoría operan a altitudes relativamente bajas, entre los 500 y 1000 km. Esto supone que la atmósfera, a pesar de ser muy ténue, ejerce cierta resistencia al movimiento de las plataformas, por lo que son frecuentes las maniobras controladas desde las estaciones de control.

La órbita teórica de un satélite es una elipse, pero en el caso de los satélites dedicados a la observación de la Tierra, esta elipse es generalmente considerada como un círculo teniendo a la Tierra como su centro. Las órbitas de los satélites pueden describirse como (referirse a la Figura 3.1):

La mayoría de los satélites de comunicación tienen órbitas ecuatoriales, mientras que las series de satélites de observación de la Tierra tienen órbitas polares o polares cercanas. Las órbitas polares son preferidas para ver zonas longitudinales con luz del día o durante la noche.

La órbita Polar cercana puede ser de dos tipos:

La ruta de un satélite cruza el ecuador en los puntos nodales. El nodo ascendente es el punto nodal en el cual la ruta hacia el norte del satélite cruza el plano ecuatorial, y el nodo descendiente es el punto nodal en el cual la ruta hacia el sur cruza el plano ecuatorial.

Hay además dos órbitas especialmente importantes para los satélites dedicados al estudio de la Tierra: la órbita geosincrónica y la órbita heliosincrónica.

2.0.1 Las órbitas geosincrónicas.

Los satélites que siguen estas órbitas se mueven en la misma dirección de la rotación de la Tierra (progrado) y sus velocidades de rotación son adjustadas para mantener su posición sobre el mismo punto de la superficie terrestre, por lo que, a ojos de un observador terrestre, parecen estar fijos (estacionarios) respecto a la Tierra. La altitud de estas órbitas alcanza hasta los 3600 km. Cuando el satélite geosincrónico “fluctúa” en el plano ecuatorial (inclinación orbital “i” igual a cero), es considerado un satélite geoestacionario (por ejemplo, los satélites METEOSAT). Su principal ventaja es su capacidad para tomar imágenes de una gran zona de la superficie terrestre (su área visible alcanza 1/3 de la superficie) con una gran frecuencia temporal (pe. cada 30 minutos, características que les hace preferidos para usos meteorológicos y oceanográficos. Sin embargo, emplazar un satélite a esa altura exige un gran desembolso económico y tecnológico (dificultad para obtener un adecuado comportamiento de los sensores) y tienen una pobre cobertura de las latitudes polares (no pueden tomar imagenes de la tierra en latitudes mayores a 80°).

2.0.2 Las órbitas helisíncronas.

Esta es un órbita mucho más baja (alrededor de 900 km) que la órbita geosíncrona. Su inclinación relativa al Ecuador es cercana a los 90° (polar o polar cercano), por lo que los satélites cruzan el Ecuador a la misma hora solar cada día, llamada hora solar local. Esto significa que un punto particular de la Tierra es visto regularmente (dependiendo del período del satélite) a la misma hora, lo que asegura condiciones de iluminación consistentes cuando se adquieren imágenes de uan zona específica durante periodos temporales sucesivos. Este es un factor importante para análisis comparativo de datos multitemporales o para crear mosaicos de imágenes adyacentes, ya que no es necesario corregirlas para diferentes condiciones de iluminación.

Con este tipo de órbitas es posible no solamente obtener una cobertura de toda la superficie de la tierra en diferentes momentos del tiempo, sino que permite seleccionar los intervalos entre observaciones de un sitio específico. Por ejemplo, LANDSAT-4 tiene un ángulo de inclinación de 98.3° y una altitud de 687 km. Cruza el ecuador cada 98.5 minutos y, durante ese intervalo de tiempo, la tierra ha rotado “s”:

\[S = 2*Pi*R/T * 98.5 = 2752 km\] Siendo

\(R = radio de la tierra = 6400 km\)

\(T = períod de la tierra = 24 horas = 1440 minutos\)

El número de rotaciones por día está dado por el cociente: \(1440/98.5 = 14,62 vueltas al día\). El satélite sobrevuela un punto del planeta cada 233 revoluciones (esto es, 16 días).

Las principales ventajas de los satélites heliosincrónicos son económicas (emplazar en una órbita baja es menos costos) y tecnológicas (una mayor resolución espacial); además, es posible que misiones espaciales tripuladas puedan proporcionar algú ntipo de servicio a este sistema. Sin embargo, la baja frecuencia temporal en combinación con factores atmosféricos (nubes) reduce considerablemente el número de imágenes disponibles.

Un tipo particular de órbitas heliosíncronas son las órbitas órbitas polares. En ellas, el satélite rodea la Tierra atravesando los Polos en sucesivas órbitas (órbita N-S), que se desplazan progresivamente hacia el W, con lo que cubre las diferentes secciones del globo.

Órbita polar versus óbita geostacionaria

La mayoría de las plataformas actuales siguen órbitas casi polares, lo que significa que el satélite viaja hacia el Norte en un lado de la Tierra y luego hacia el Polo Sur en la segunda mitad de su órbita. Son las pasadas ascendentes y descendentes, respectivamente. Si la órbita también está sincronizada con el sol, lo más probable es que la pasada ascendente pase por el lado en sombra de la Tierra, mientras que la descendente sobrevuele el lado iluminado por el Sol. Los sensores pasivos sólo solo captan imágenes durante las pasadas descendentes, cuando hay iluminación solar; los sensores activos, al proporcionan sur propia iluminación o los sensores pasivos que registran la radiación emitida (por ejemplo, térmica) también pueden generar imágenes de la superficie en pasadas ascendentes.

Cuando un satélite gira alrededor de la Tierra, el sensor “ve” una determinada porción de la superficie terrestre. El área fotografiada en la superficie se denomina franja (swath). El tamaño de las franjas generalmente varía entre decenas y cientos de kilómetros de ancho. A medida que el satélite orbita sobre la Tierra, su posición este-oeste no cambia si la Tierra no girara. Sin embargo, visto desde la Tierra, parece que el satélite se desplaza hacia el W porque la Tierra gira de oeste a este debajo de él. Este movimiento aparente permite que la franja del satélite cubra una nueva área con cada pasada consecutiva. La órbita del satélite y la rotación de la Tierra trabajan de manera sincrónica para permitir una cobertura completa de la superficie de la Tierra, después de que haya completado un ciclo completo de órbitas.

Franja (swath) de un satélite

Un ciclo de órbita se completa cuando el satélite pasa otra vez por el mismo punto de la superficie de la Tierra (llamado nadir) por segunda vez. La duración exacta del ciclo orbital varia en cada satélite. El intervalo de tiempo necesario para que el satélite complete su ciclo orbital no es lo mismo que el período de revisita. Cuando una plataforma dispone de sensores orientables, puede “ver” un área (fuera del nadir) antes y después de que la órbita pase sobre el nadir, lo que hace que el tiempo de “revisita” sea menor que el ciclo de la órbita. El período de revisita es un factor importante en una serie de aplicaciones específicas, que requieren imágenes frecuentes (por ejemplo, para seguir la propagación de un derrame de petróleo o una inundación). En órbitas casi polares, las áreas en latitudes altas se fotografiarán con más frecuencia que la zona ecuatorial debido a la creciente superposición en las franjas adyacentes a medida que las trayectorias de las órbitas se acercan cerca de los polos.

3 EL PROGRAMA LANDSAT

El programa Landsat consiste en una serie de misiones de observación de la Tierra por satélite administrado conjuntamente por la NASA y el Servicio Geológico de EE.UU. Este programa puede considerarse la misión de más larga duración para la adquisición de imágenes de la Tierra. Comenzó con el lanzamiento el 23 de julio de 1972 del “Satélite de Tecnología de Recursos de la Tierra”, renombrado posteriormente como Landsat 1 en 1975. El último, el Landsat 9, se lanzó el 27 de septiembre de 2021.

El satélite Landsat 8

Sus antecedentes se remontan a mediados de los años 60, cuando ya los satélites meteorológicos proporcionaban información de de manera rutinaria, y alguna de las naves tripuladas de los programas Mercurio y Gemini habían tomado imágenes útiles para el estudio del planeta. Sin embargo, no sería hasta que el director del Servicio Geológico de los Estados Unidos, propuso la idea de un programa específico para recopilar información sobre la Tierra mediante imágenes de satélite. El desarrollo inicial del programa cochó con dificultades promovidas por otros organismos del propio gobierno de EEUU. Por un lado, el costo previsto del programa llevó a considerar la alternativa de que las imágenes fueran tomadas por aviones a gran altitud. Por su parte, el Departamento de Defensa temía que un programa civil comprometiera el secreto de sus misiones de reconocimiento. La posibilidad de conflictos diplomáticos por el hecho de fotografiar países extranjeros sin permiso también fue un argumento utilizado en su contra. Sólo en 1970, tras solventar los desacuerdos entre las agencias implicadas en el programa y numerosas restricciones presupuestarias, la NASA anunció la construcción de un satélite, por entonces denominado ERTS-1, que fue puesto en órbita en 1972.

Landsat Earth observation satellites - A brief history

Tras la cesión del programa a la agencia NOAA, en 1979, el propio gobierno de EEUU recomendó su prolongación mediante la construcción de cuatro satélites adicionales al Landsat 3, pero también la transferencia de las operaciones al sector privado, situación que se produjo en 1985, mediante un contrato de 10 años. A partir de ese momento, el consorcio EOSAT disfrutó de los derechos exclusivos para archivar, recopilar, distribuir y comercializar datos de Landsat 4 y Landsat 5, comprometiéndose a construir sus sucesores, Landsat 6 y 7. Esta cesión de derechos fue problemática desde el principio. EOSAT tenía una libertad comercial limitada debido a las disposiciones de la ley de cesión, por lo que aumentó los precios de las imágenes de $650 hasta $4400, restringiendo además su redistribución. Si bien el monopolio estadounidense de datos tipo Landsat hizo factible este aumento del 600 %, la práctica dejó fuera a muchos usuarios potenciales, que migraron a las imágenes proporiconadas por los satélites meteorológicos (a pesar de su menor resolución). Y en 1986, el lanzamiento del satélite francés SPOT rompió el monopolio estadounidense. Durante el periodo 1984 1999 muchas observaciones se perdieron al no haber compradores (mientras que una verdadera misión científica recopila la mayor cantidad de datos globales posible para presentes y futuros estudios científicos). La calibración y caracterización del sistema Landsat 4 y 5 también caducó durante este período. Para 1989, con dos satélites obsoletos y sin presupuesto operativo, la NOAA ordenó a EOSAT que apagara los satélites (ninguna agencia gubernamental estaba dispuesta a comprometer fondos de aumento para las operaciones continuas de los satélites y los usuarios de datos no estaban dispuestos a hacer grandes inversiones en hardware de procesamiento de computadoras si el futuro la recopilación de datos fue incierta). El programa solo se salvó gracias a una fuerte protesta del Congreso y de los usuarios de datos nacionales y extranjeros, y una intervención del vicepresidente. A partir de 1992 el Congreso de EEUU proclamó una nueva ley que autorizaba la adquisición de Landsat 7 y aseguraba la disponibilidad continua de datos e imágenes al menor costo posible, para todos los usuarios.

El Landsat 5, copia casi idéntica de Landsat 4, constituye la misión de observación de la Tierra más larga de la historia, pues estuvo activo entre 1984 y 2013. El modelo Landsat 6 no llegó a entrar en órbita, y el Landsat 7 sufrió varios problemas que han impedido su utilización regular. Actualmente siguen en órbita el Landsat 8 y el Landsat 9, lanzado en septiembre de 2021. La misión Landsat 8, denominada originalmente Misión de Continuidad de Datos, comenzó su actividad en mayo de 2013, momento en el que las operaciones de la NASA fueron entregadas al Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS). Landsat 8 tiene dos sensores, el Operational Land Imager (OLI) y el Thermal InfraRed Sensor (TIRS).

El satélite Landsat 8

3.1 Los sensores

Dado que el propósito original del programa era el estudio de la gran diversidad de fenómenos existentes sobre la superficie de la Tierra, el programa Landsat no sólo supuso un avance sustancial en el diseño de la plataforma (el satélite), sino también en los sensores que habrían de recoger la información. Estos sensores se diseñaron en paralelo al diseño de la plataforma, a comienzos de los años 70.

Los Landsat 1 a 3 portaban dos instrumentos fundamentales, una cámara y un Multi Spectral Scanner (MSS); los Landsat 2 y 3 fueron copias casi idénticas al modelo 1, portando también el mismo equipamiento.

Los Landsat 4 y 5 llevaban los instrumentos MSS y el famoso sensor Thematic Mapper (TM). Este último consta de siete bandas espectrales, con una resolución espacial de 30 metros para las bandas 1 a 5 y 7.

Las bandas del sensor TM en Landsat 4-5

El Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM +) fue cargado en el LandSat 7, cosntando las imágenes de ocho bandas espectrales con una resolución espacial de 30 metros (Bandas 1 a 5 y 7), mientras que la resolución de la banda 8 (pancromática) es de 15 metros.

Finalmente, las plataformas Landsat 8 y 9 portan los sensores OLI y TITRS (sensor térmico infrarrojo). Las imágenes se componen de nueve bandas espectrales con una resolución espacial de 30 metros de Bandas 1 a 7 y 9. La banda ultra azul 1 es útil para estudios costeros y aerosoles. La banda 9 es útil para la detección de nubes cirrus. La resolución de la banda 8 (pancromática) es de 15 metros. Las bandas térmicas 10 y 11 son útiles para proporcionar temperaturas de la superficie con una resolución de 100 metros.

Las bandas del sensor OLI en Landsat 8-9

http://landsat.usgs.gov/band_designations_landsat_satellites.php).

Landsat 8 se benefició de los avances tecnológicos evolutivos de finales del s. XX y comienzos del XXI. El sensor OLI recopila datos en dos nuevas bandas espectrales: una banda azul (costera/aerosol) y una banda de detección de cirros. Los dos instrumentos científicos de Landsat 8, tanto el OLI como el sensor infrarrojo térmico (TIRS), poseen mayor sensibilidad de medición de sus predecesores, todo lo cual ha redundado en una mayor precisión y calidad de las imágenes.

Comparación de las bandas espectrales de cada sensor

Comparación de las bandas espectrales de cada sensor

Las escenas históricas más antiguas, que datan de 1972, provienen del escáner multiespectral a bordo por los Landsats 1 a 4. Este sensor tenía una resolución espacial más baja (68 m X 83 m) y una resolución espectral de sólo cuatro bandas. Los sensores TM (Thematic mapper; resolución espacial de 30 m y siete bandas) se lanzaron en Landsat 4 en 1982 y Landsat 5 en 1984. Salvo que se necesite específicamente escenas antiguas, usualmente la mayoría de los trabajos usan imágenes de Landsat 4, 5, 7 y 8.

3.2 Características

Los satélites Landsat poseen una órbita polar, y completan unas 14 órbitas al día, cubriendo toda la Tierra cada 16 días (resolución temporal). Su órbita es casi, sincrónica con el sol, por lo que la mayoría de las imágenes son diurnas, correspondiendo a regiones iluminadas por el sol.

Órbitas del satélite Landsat 8

3.3 SENTINEL-2

Sentinel-2 es una misión de imágenes multiespectrales de alta resolución espacial (10m) en órbitas polar para el monitoreo de la tierra y está diseñado como una constelación de dos satélites: Sentinel-2A y -2B que permiten obtener información de la superficie de la tierra, con una frecuencia de 5 días. Sentinel-2A se lanzó el 23 de junio de 2015 y el Sentinel-2B se lanzó el 7 de marzo de 2017. El Sentinel-2B vuela a 180° opuesto a Sentinel-2A, con ambas naves ocupando órbitas sincrónicas del Sol a una altitud de aproximadamente 786 km y cubriendo las superficies terrestres, grandes islas, aguas continentales y costeras de la Tierra 84° N y 56° S cada cinco días. El Sentinel-2 tiene un escaner multi-spectral que permite obtener información en las dos longitudes de onda, visibles e infrarrojos, permitiendo monitorizar los cambios en la tierra y en la vegetación, así como vigilar a nivel mundial el cambio climático, con una resolución de 10m. Las imágenes están disponibles de manera gratuita y pueden ser utilizadas en un rango amplio de aplicaciones.

Cuadro 7. Característica imagen SENTINEL-2

3.3.1 Nivel de proceso

La asociación entre la ESA y el USGS permite la distribución de datos de reflectancia de nivel superior de la atmósfera (TOA). El procesamiento de nivel 1C incluye correcciones radiométricas y geométricas junto con la ortorrectificación para generar productos geolocalizados de alta precisión.

3.3.2 Niveles de Procesamiento

El procesamiento de NIVEL 1C incluye correcciones radiométricas y geométricas que incluyen orto-rectificación y registro espacial en un sistema de referencia global con precisión de subpíxeles. El procesamiento de Level-1C se descompone en los siguientes pasos:

  • Asociación de azulejos: selección de azulejos predefinidos que intersecan la huella de la imagen requerida.
  • Cálculo de la rejilla de rejilla: permite vincular la imagen de geometría nativa a la imagen de geometría de destino (orto-rectificada).
  • Re-muestreo de cada banda espectral en la geometría de la ortoimagen usando las rejillas de re-muestreo y un filtro de interpolación. El cálculo de las reflectancias TOA también ocurre en este paso.
  • Cálculo de máscaras: se generan máscaras de nubes y tierra / agua.

Compactación de imágenes de las imágenes de nivel 1C resultante mediante el algoritmo JPEG2000 y un encabezado codificado por imágenes geográficas GML.

3.3.3 Identificación de los productos

Los productos SENTINEL-2 está en convención gránulos:

Código: MMM_CCCC_ FFFFDDDDDD_ssss_yyyymmddThhmmss_Zzzzzzz_Xxxxxx_Nxx.yy Ejemplo: S2A_OPER_MSI_L1C_TL_MTI_20160804T214646_A005842_T18LVR_N02.04 Donde: MMM : El identificador de misión (S2A) CCCC : Clase de archivo (OPER: para todos los productos generados Durante la Fase de Operaciones). FFF : Categoría de archivo (MSI) DDDDDD : Descriptor semántico (L1C_TL) ssss : El identificador de instancia contiene el Centro de sitios (MTI_) yyyy : Año de creación (2016) mm : Mes de creación (08) dd : Día de creación (04) Thhmmss : Tiempo de creación hora, minutos y segundos (21:46:46) Zzzzzzz : Número de órbita absoluta (A005842). Xxxxxxx : Número de Grilla (T18LVR) Nxx.yy : Número de línea base de procesamiento (N02.04)

3.4 Satélites AQUA y TERRA

3.4.1 Aqua

Aqua, también denominado EOS-PM 1, es un satélite de observación terrestre dedicado al estudio del ciclo del agua (precipitación, evaporación…). Fue lanzado el 4 de mayo de 2002 (tras varios retrasos) desde la base de Vandenberg por un cohete Delta II a una órbita heliosincrónica de unos 705 km de altura.

El satélite lleva los siguientes instrumentos:

  • CERES : Compuesto por dos radiómetros de banda ancha, del espectro visible al infrarrojo (bandas entre 0,3 y 5 micras y entre 8 y 12 micras), mide el equilibrio energético de la atmósfera, así como la radiación ultravioleta solar que es reflejada y absorbida por la superficie, la atmósfera y las nubes.

  • AIRS : Espectrómetro infrarrojo (entre 3,7 y 15 micras) para realizar perfiles verticales de temperatura y humedad. También incorpora un fotómetro óptico de cuatro bandas, entre 0,4 y 1 micras.

  • AMSU-A1 y AMSU-A2 : Medidores de microondas en 15 canales (entre 15 y 90 GHz para realizar perfiles de temperatura.

  • HSB : “Humidity Sounder for Brazil” es un medidor de microondas de cuatro canales (entre 150 y 183 GHz) para obtener perfiles de humedad incluso bajo cubiertas de nubes muy espesas.

  • AMSR-E : Radiómetro microondas (6,9-89 GHz) japonés para medir la tasa de lluvia mediante la dispersión de microondas por las gotas de agua. También mide vientos y temperatura en la superficie del mar.

  • MODIS : Cámara espectrómetro en el espectro óptico e infrarrojo (0,4 a 14,5 micras).

3.4.2 Terra

Terra (EOS AM-1) es un satélite multinacional de la NASA de investigación científica por satélite. Funciona en una órbita polar alrededor de la Tierra sincronizada con el Sol. Esto significa que recorre una trayectoria que pasa por ambos polos caracterizada por aparecer cada día sobre un punto dado del ecuador siempre a la misma hora local.

El nombre de “Terra” viene del latín y significa tierra. El satélite fue lanzado desde Vandenberg Air Force Base el 18 de diciembre de 1999, a bordo de un vehículo Atlas IIAS y comenzó a recoger datos el 24 de febrero de 2000. Terra lleva una carga útil de cinco sensores remotos destinados a supervisar el estado de la Tierra del medio ambiente y los cambios climáticos.

  • ASTER (espacial avanzado de emisiones térmicas y reflexión Radiométrica).

  • CERES (nubes y la Tierra, energía radiante del sistema).

  • MISR (multiángulo de imágenes espectroradiométricas).

  • MODIS (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer).

  • MOPITT (mediciones de la contaminación en la tropósfera).

3.4.3 Sensor MODIS

El sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), es un instrumento que viaja a bordo de los satélites: TERRA (EOS a.m.) y AQUA (EOS p.m.). La órbita del satélite TERRA alrededor de la tierra va de norte a sur cruzando el Ecuador por la mañana, mientras que el satélite AQUA va de sur a norte cruzando el Ecuador por la tarde.

El sensor forma parte de la misión EOS (Earth Observing System) de la NASA, fue creado para capturar imágenes de la atmósfera, océano y superficie, transmitiendo datos en 36 bandas, que van desde el espectro visible hasta el infra rojo térmico, con resoluciones espaciales de 250, 500 y 1000 metros.

3.4.4 Formato de almacenamiento HDF

Los productos MODLAND se encuentra en el formato Hierarchical Data Format (HDF), desarrollado por el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación (NCSA). De acuerdo al NCSA, este formato de archivo físico, en el nivel más sencillo sirve para almacenar datos como cualquier otro formato, pero en su nivel de más complejidad, es una colección de aplicaciones y utilizadas para manipular los datos (FISHTALER, 1998).

3.4.5 Nivel de Procesamiento

Los datos captados por el sensor MODIS se integran en tres productos básicos (MOD. 01 al 03), los cuales contienen las 36 bandas captadas. A partir de ellos, se derivan toda una serie de productos seleccionando los canales de mejor respuesta al objeto de estudio.

3.4.6 Identificación de los productos

Los productos MODIS se nombran a través de la convención adoptada por la NASA. Las diferentes porciones del nombre del archivo permiten conocer la plataforma, el nombre del producto, su fecha de adquisición, versión y localización.

Código: NOM.AYYYYDDD.hxxxvyyy.vvv.aaadddhhss.hdf Ejemplo: MOD09GA.A2017223.h10v09.006.2017225031049.hdf

Donde: NOM : Nombre corto – MOD09GA AYYYYDDD : Año de adquisición (A2017) y día juliano (223). hxxvyy : ID del archivo (horizontal h10, vertical v09) vvv : Versión de proceso (006) aaadddhhss : Año de producción (2017), día juliano (225), y tiempo (03:10:49) hdf : Formato de datos (HDF-EOS).

Scenes: las imágenes están disponibles públicamente como scenes que cubren un área de alrededor de 160 x 160 km. Estas escenas se designan por un número de ruta (path, ruta de escaneo de oeste a este) y un número de fila (row, ubicación de la escena en la ruta de sur a norte).

Escenas https://pnt.ign.es/PNTtheme/resources/pdf/PNT_distribucion_escenas_Landsat.jpg

Collections: actualmente, el USGS proporciona una única colección, la numerada con el 2. Una colección aplica el mismo conjunto de métodos de procesamiento a las imágenes sin procesar de Landsat, por lo que, todas las escenas compartirán los mismos parámetros radiométricos y geométricos, métodos de calibración, etc., con lo que la precisión geométrica y radiométrica de las imágenes será constante a lo largo del tiempo. Durante cierto tiempo se mantuvieron simultáneas la Collection 1 y la Collection 2, pero la primera ya no se suministra. Una característica principal de la Collection 2 es la mejora sustancial en la precisión absoluta de geolocalización del conjunto de datos. Además, incorpora la información proporcionada por los últimos MDT, así como actualizaciones de calibración y validación, y nuevos productos como la temperatura de superficie y la reflectancia de superficie.

Levels: Landsat también ofrece niveles de procesamiento (calidad) diferentes. Aunque los detalles de éstos a menudo difieren entre los proveedores de datos, los criterios generales son los siguientes:

  • Productos Level-0. Corresponden a imágenes sin ningún tipo de calibración ni corrección. No se ofrecen al público.

  • Productos Level-1. Sometidos a un procesamiento básico procesamiento (calibración radiométrica y ortorectificación) para que puedan utilizarse para la visualización y el análisis básicos. Los productos de nivel 1 son datos almacenados en números digitales (DN), que se pueden convertir en reflectancia en la parte superior de la atmósfera o radiación en el sensor utilizando los metadatos proporcionados junto con el producto. Las escenas Landsat con la calidad más alta disponible se declaran como L1TP (Level 1 Precision terrain-corrected) se consideran adecuadas para el análisis de series temporales, ofreciendo píxeles ortorrectificados y calibrados radiométricamente mediante el uso de modelos digitales de elevación (DEM) y puntos de control del terreno (GCP) para corregir distorsiones del relieve. Junto a estos productos, los calificados como L1GT (Level 1 Systematic Terrain, sin GCP) y L1GS (sin GCP ni DEM) son de una inferior calidad. Los productos de nivel 1 contienen los siguientes 14 archivos una vez descomprimidos:

    • Bandas de nivel 1 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 y 11)
    • Banda de evaluación de calidad (QA)
    • Archivo de coeficientes de banda angular
    • Archivo de texto de metadatos (MTL.txt)

  • Productos Level-2 son datos de nivel 1 que se han corregido para los efectos del agua en la atmósfera, de modo que las áreas se pueden comparar entre escenas capturadas en diferentes momentos. Además, hasta relativamente hace poco tiempo, el USGS ofrecía productos de reflectancia de superficie bajo demanda con este nivel Los valores de reflectancia superficial están escalados entre 0 % y 100 %. Esta corrección atmosférica se realiza a través del Código de reflectancia de superficie de Landsat (LaSRC), que utiliza la banda 1 de Landsat, datos MODIS auxiliares y modelos de transferencia radiativa. Los productos de nivel 2 contienen los siguientes 13 archivos una vez descomprimidos:

    • Bandas de nivel 2 (1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7)
    • Banda QA de saturación radiométrica (radsat_qa.tif
    • Banda de control de calidad de aerosoles de reflectancia superficial (sr_aerosol.tif)
    • Banda de evaluación de calidad de píxeles de nivel 2 (pixel_qa.tif)
    • Archivo de metadatos de reflectancia de superficie (.xml)
    • Archivo de metadatos de nivel 1 (MTL.txt)
    • Archivo de coeficiente de ángulo de nivel 1 (ANG.txt)

  • Los datos Level-3 tienen un procesamiento especializado adicional para analizar el agua superficial, la capa de nieve y las áreas que se han quemado en incendios forestales.

En general, se recomienda utilizar los productos de Nivel 2, especialmente si el trabajo consiste en un análisis multitemporal, ya que la radiometría de las reflectancias superficiales es más comparable entre escenas.

3.5 Tipos de datos

La representación de números en ordenadores usa diferentes tipos con una precisión variable y diferentes rangos de valores posibles. En el primer caso, cuando hablamos de integers nos referimos a números enteros; los números reales, es decir, valores continuos como 2.718.. ., se denominan números flotantes o números dobles (R los denomina integer y numeric, respectivamente).

En el segundo aspecto cada tipo se subdivide en diferentes rangos de valores permitidos. Las escenas de Landsat-4 , -5, y -7 tienen una resolución radimétrica de 8 bit (1 byte), por lo que pueden representar hasta 2^8 = 256 valores DN, es decir, números enteros de 0 a 255 (sin signo) o números enteros de - 127 a +127 (con signo; el signo menos ocupa un bit, por lo tanto, solo quedan 255 enteros). Landsat-8 y el recientemente lanzado Landsat-9 funcionan con una resolución radiométrica de 12-bit, reescalada artificialmente a 16-bit. Con esta última resolución se detectan mejor diferentes matices en la intensidad de la luz, ya que puede contener hasta 2^16, or 65536 valores DN.

Tipos de datos relevantes definidos por el paquete ráster

Tipos de datos relevantes definidos por el paquete ráster

https://pages.cms.hu-berlin.de/EOL/gcg_eo/02_dn_toa_boa.html

El tipo de datos influye significativamente en el tamaño del archivo, algo que, a pesar del aumento exponencial de la capacidad de almacenamiento de la información que estamos experimentado, es muy importante si no se trabaja en la nube, sino con ordenadores de sobremesa. De forma predeterminada, raster::writeRaster() guarda todos los datos en el tipo float (FLT8S) de 8 bytes con signo, es decir, valores reales que van desde aproximadamente 1.7e+308 a 1.7e+308. Ahora, si nuestros datos consisten en valores enteros de 0 a 255, es un desperdicio de recursos. Por lo tanto, especificando datatype = "INT1U" produce un archivo que es aproximadamente un octavo del tamaño de la versión flotante (en un archivo sin comprimir).

Sin embargo, se debe tener cuidado a la hora de elegir ese tipo de datos. Por ejemplo, si el objeto raster contiene valores flotantes (pe. c(0.4, 0.5, 0.9, 1) después de una clasificación en clases discretas de cobertura del suelo, y se elige el tipo de datos “INT1U”, los valores resultantes se convertirían en c(0,0,1,1).

Tipos de datos relevantes definidos por el paquete ráster

3.6 Productos Landsat

Los productos LANDSAT se identifican a través de la convención adoptada por la NASA.

Estructura del nombre de una escena de landsat: LXSS_LLLL_PPPRRR_YYYYMMDD_yyyymmdd_CC_TX. Significado:

  • L = Nombre de la misión (L: Landsat).
  • X = Sensor (“C”=OLI/TIRS combinados, “O”=OLI, “T”=TIRS, “E”=ETM+, “T”=“TM, “M”=MSS).
  • SS = Satellite (”07”=Landsat 7, “08”=Landsat 8).
  • LLL = Nivel de corrección procesado (L1TP/L1GT/L1GS).
  • PPP = path (órbita) según el sistema de referencia global WRS-2.
  • RRR = fila (row) según el sistema de referencia global WRS-2.
  • YYYYMMDD = Fecha de adquisión en año, mes y día.
  • yyyymmdd = Fecha de procesado en año, mes y día
  • CC = Número de colección (01, 02, …)
  • TX = Categoría de la colección (“RT”=Real-Time, “T1”=Tier 1, “T2”=Tier 2)

Ejemplo: LC08_L1GT_029030_20151209_20160131_01_RT

  • Landsat 8
  • OLI/TIRS combinados
  • Nivel de corrección procesado: L1GT;
  • path 029; row 030.
  • Fecha de adquisición, December 9, 2015.
  • Fecha de procesamiento 31 de enero, 2016.
  • Collection 1.
  • Tiempo real.

3.7 Plataformas para la descarga de imágenes

Existen varias plataformas web a través de las que se puede descargar escenas de Landsat. Por ejemplo, se pueden citar las siguientes:

El USGS pone gratuitamente a disposición de la comunidad científica tanto imágenes históricas como otras más recientes a través del sitio web https://earthexplorer.usgs.gov/. Se mostrará a continuación el procedimiento para la descarga en esta plataforma.

3.7.1 Registro

Para descargar escenas de Landsat, debe registrarse (de forma gratuita) en el servidor https://earthexplorer.usgs.gov/.

Pantalla con login USGS EarthExplorer

Una vez que haya completado el registro, debe recibir un correo electrónico en su dirección de correo electrónico proporcionada para confirmar su cuenta.

Después de la confirmación, será redirigido a la página de inicio de sesión donde deberá completar su nombre de usuario y contraseña (o hacer clic en “iniciar sesión” en la barra de menú del encabezado).

3.7.2 La interfaz de usuario

EarthExplorer admite la búsqueda en línea en bases de datos integrales, visualizaciones de vista rápida, exportación de metadatos y descarga de datos de ciencias de la tierra de los archivos del Servicio Geológico de EE. UU. (USGS).

Puede acceder al USGS EarthExplorer a través de la siguiente URL utilizando cualquier navegador web: https://earthexplorer.usgs.gov/

Una vez que se hace clic, se debe cargar la interfaz gráfica de usuario (GUI) principal de EarthExplorer, que se compone de tres elementos clave:

  • Barra de menú de encabezado: Botones para los servicios de inicio de sesión y registro, así como funcionalidades de ayuda, RSS y comentarios. Después de iniciar sesión, puede guardar y cargar consultas aquí

  • Barra lateral de búsqueda de datos: los componentes de búsqueda se dividen en cuatro pestañas y le permiten ingresar criterios de búsqueda, seleccionar conjuntos de datos para consultar, ingresar criterios adicionales y revisar los resultados en una ventana tabular

  • Vista de imagen con elementos de navegación: componentes integrados de Google Maps para visualizar resultados de búsqueda, con herramientas de navegación estándar de Google Maps, es decir, acercar/alejar, vista de la calle (esquina inferior derecha) e información de coordenadas de la posición actual del cursor (esquina superior derecha) ). Puede alternar entre la vista de imágenes satelitales y la vista de datos GIS seleccionando el botón adecuado en la esquina superior izquierda.

Interface de usuario del USGS EarthExplorer

3.7.3 Selección de imágenes

Después de completar el registro, inicie con login. La aplicación pedirá su nombre de usuario (username) y contraseña (password)

Pantalla inicial tras entrar con nombre usuario y contraseña

EarthExplorer proporciona cuatro pestañas en el procedimiento de búsqueda para guiarlo a través de su solicitud de búsqueda:

EarthExplorer search tabs

El siguiente paso es definir los criterios de búsqueda, como la región de interés (ROI), las fechas preferidas y el número de escenas preferidas. Estas preferencias se pueden establecer en la pestaña ‘Criterios de búsqueda’.

3.7.4 Localización

Hay varias otras formas de definir el área temática con mayor precisión, por ejemplo, mediante archivos de forma, características, áreas predefinidas o kml. El ROI puede ser definido por

  • Escribir dirección/nombre del lugar.
  • Dibujando interactivamente el ROI haciendo clic en el mapa. Para obtener las coordenadas precisas, haga clic en Agregar coordenadas y agregue las coordenadas.
  • Proporcionando un archivo .kml o .shp del ROI.

La forma más sencilla de definir el AOI es utilizar Google Maps integrado escribiendo una dirección o el nombre de un lugar, por ejemplo, “Madrid, Casa de Campo”, haga clic y elija una de las sugerencias solicitadas. También son posibles las designaciones para la longitud geográfica y la latitud de la posición deseada, por ejemplo, “52.5194, 13.4067”.

Además, existe una notación global utilizada para catalogar los datos de Landsat, llamada Sistema de referencia mundial (WRS), en la que Landsat 8 sigue al WRS-2. Este sistema divide la superficie de la Tierra en las geometrías de registro de las adquisiciones de Landsat. Hay un mapa general WRS-2 y un convertidor de ruta/fila a latitud/longitud WRS-2 proporcionado por el USGS. Especialmente el convertidor ayuda a encontrar todas las combinaciones posibles de Path-Row para su AOI, que es 192/024 y 193/23 en nuestro caso para Berlín. Ingrese uno de esos pares de Ruta/Fila y haga clic para agregar el centro adecuado de la adquisición de Landsat como una coordenada a su interfaz de Google Map:

EarthExplorer search tabs

Para eliminar cualquier coordenada dada, presione la cruz roja.

Otra manera fácil de definir su AOI es simplemente hacer clic con el botón izquierdo dentro del mapa, lo que automáticamente agrega una coordenada para una búsqueda de una sola coordenada. Al definir dos puntos en el mapa, realizará una búsqueda de línea, lo que da como resultado todos los productos de datos que intersecan la línea. Al definir tres o más coordenadas, se muestra automáticamente un polígono, formando su AOI:

Ejemplo de uso de Path and Row para la búsqueda de una localización

Polígono definido por cuatro coordenadas haciendo click en el botón izquerdo (interfaz Google Map)

Finalmente, también proporcionando un archivo .kml o .shp del ROI. Haga clic en Cargar KML/Shapefile, seleccione Shapefile y haga clic en Seleccionar archivo. Localice el archivo de formas y haga clic en Abrir. El archivo de forma debe estar en formato archivado y no tener más de 30 nodos. Haga clic en Cerrar y aparecerá el ROI con nodos en el mapa.

3.7.5 Periodo temporal.

El criterio de fecha se puede dar haciendo clic en la pestaña “Rango de fechas”. Defina las fechas de búsqueda Desde y Hasta. Los meses preferidos también pueden ser definido

Para que su consulta sea más concreta, puede definir el lapso de tiempo dentro del cual desea obtener datos en la parte inferior de la pestaña Criterios de búsqueda. Simplemente configure la fecha de inicio y la fecha de finalización, así como todos los meses deseados, en nuestro caso, junio, julio y agosto:

Selección del periodo temporal de interés

La pestaña Conjunto de datos clasifica los conjuntos de datos en colecciones de datos similares. Hay una estructura de árbol dinámica, que le permite expandir/contraer productos presionando los signos más y menos al lado. Como puede ver, hay una gran cantidad de datos para elegir. Después de definir los criterios de búsqueda, haga clic en la pestaña “Conjuntos de datos” para seleccionar los datos. Aquí se incluye una lista de conjuntos de datos disponibles de forma gratuita, incluidos Landsat, Sentinel, SRTM DEM, MODIS, AVHRR, etc. Estaremos descargando los últimos datos Landsat-8 OLI/TIRS.

Selección del producto Landsat

Criterios adicionales (opcional): esta pestaña ayuda a reducir aún más los resultados de su consulta de búsqueda al definir criterios de búsqueda adicionales, por ejemplo, la proporción permitida de cobertura de nubes sobre la tierra, cobertura absoluta de nubes, día o noche, así como restricciones de ruta/fila. Además, puede usar la identificación única del producto (por ejemplo, LC08_L1TP_192023_20170830_20170914_01_T1) para encontrar escenas individuales específicas. Restrinja la cobertura de nubes terrestres a “Menos del 10 %”. Debido a que Landsat solo pasa sobre una punto de planeta cada 16 días, es bastante probable que coincida con algún día nuboso. Por lo tanto, encontrar una escena sin nubes es bastante complicado, especialmente durante el invierno y en climas como el de la propia Cantabria.

Pestaña para seleccionar criterios adicionales: cubierta de nubes

Para visualizar las escenas disponibles con criterios de búsqueda definidos, haga clic en la pestaña Resultados. Cuando esté configurado, haga clic en en la parte inferior de la barra lateral de búsqueda de datos o en la pestaña Resultados en la parte superior para ejecutar su investigación. Lo más probable es que obtenga cuatro productos de datos como resultado (dependiendo de la forma de su AOI):

Resultados de la búsqueda

Cada producto recibe una identificación única, así como un tiempo de adquisición y la ruta y fila WGS-2.

Además, hay una serie de controles de superposición y descarga que puede elegir para cada escena:

Controles Overlay y download

  • Show footprint: muestra el contorno de una escena en Google Map en color verdadero.
  • Show Browse Overlay: muestra una imagen de vista previa de la escena.
  • Compare Browse: active este botón en varias escenas y luego superpóngalas aquí
  • Show Metadata and Browse: muestra la imagen de exploración y los metadatos completos de la escena seleccionada
  • Download Options: permite a los usuarios registrados descargar los datos seleccionados.
  • Add to Bulk Download: permite a los usuarios registrados descargar masivamente los datos seleccionados
  • Order Scene: permite a los usuarios registrados ordenar o solicitar un procesamiento especializado de productos
  • Exclude Scene from Results: elimina la escena en particular de la ventana de resultados actual.

3.7.6 Visualización de las escenas disponibles

Antes de la descarga definitiva de las escenas, podría ser conveniente una primera selección. A pesar de su relativamente baja resolución temporal, la cantidad de imágenes comienza a ser importante, por lo que es conveniente seleccionar las de mayor interés. Esto se puede conseguir fácilmente buscan y descargando un fichero *.csv que proporciona la misma página web. Este fichero contiene la lista de escenas de Landsat que se han seleccionado. Dicho fichero debe descargarse en el disco duro y descomprimirse. Con la primera línea de código se identifican todos los ficheros que cumplen las condiciones (argumento pattern) en el directorio de trabajo.

zipfiles    < - list.files(path = "raster_data/EarthExplorer/", 
                        pattern = ". zip", 
                        full.names = TRUE)

A continuación, se descomprime en el directorio (argumento exdir) de interés

imagenes.disponibles <- lapply(zipfiles, 
                               unzip, 
                               exdir = "raster_data/EarthExplorer")

La función RStoolbox::readEE() proporciona una tabla con los resultados de la búsqueda y agrega columnss útiles para su posterior representación gráfica.

library(RStoolbox)
imagenes.disponibles <- readEE(imagenes.disponibles)

Una vez creado el objeto eeResults, se pueden dibujar las escenas de Landsat disponibles con el paquete ggplot2. Si juega con diferentes niveles de cobertura de nubes máxima, se puede conocer qué imágenes están realmente disponibles y cuáles son las variaciones estacionales de las mismas. Es evidente que en nuestras latitudes las posibilidades de obtener imágenes libres de nubes son menores durante el invierno.

ggplot(subset(imagenes.disponibles, Year < 2021 & Cloud.Cover < 10)) + 
  geom_tile(aes(x = Doy, y= Year, alpha = Cloud.Cover, fill = Satellite), width = 2, size = 2) +
  scale_y_continuous(breaks = c(1984:2021)) +
  scale_alpha_continuous(name = "Cloud Cover %)", range=c(1 ,0.5))

3.8 Descarga del fichero con las escenas seleccionadas

Haga clic en el icono Descargar de la escena seleccionada y seleccione el producto Geo Tiff de nivel 1 para descargar el archivo . Archivos tif de todas las bandas. Para descargar una sola escena de Nivel 1 (consulte el capítulo Landsat 8), haga clic en Opciones de descarga y elija el último elemento, que debe ser el archivo más grande (aproximadamente 700-900 MB para Landsat 8):

Opciones de descarga

Recibirá un archivo comprimido, que contiene todas las bandas espectrales como archivos geotiff georreferenciados.

Añadir escenas a la Item Basket

Cuando haya terminado, haga clic en Cesta de artículos en la barra de menú del encabezado para enviar su pedido. Verá una lista de todas las escenas seleccionadas. Confirme su selección presionando Proceder al pago:

Revisión de la orden

En la siguiente pantalla, presione Enviar pedido:

Enviar la petición

Se le dará una identificación de pedido única y se le enviará un correo electrónico de confirmación a su dirección de correo electrónico.

Confirmación de la orden

Todos los pedidos de nivel 2 enviados a través de ESPA se procesan en un plazo de 2 a 5 días, según el tamaño del pedido y la acumulación que ya se encuentra en el sistema. Se enviará un segundo correo electrónico de confirmación cuando los productos estén listos para descargar. A partir de este momento, todas las escenas permanecerán disponibles durante 10 días. Haga clic en la URL de estado del pedido en su segundo correo electrónico de confirmación, que lo redirige al siguiente sitio web:

Order overview given by the link of the second email

Haga clic en su ID de pedido, que lo lleva al sitio de descarga. Simplemente haga clic en el enlace de descarga para obtener sus datos:

Ventana final

Una vez descargado el fichero, es recomendable crear un nuevo directorio de trabajo, donde se descomprimirá el citado fichero. Este fichero comprimido tiene un formato *.tar, cuyo contenido puede extraerse utilizando un programa como 7-zip. Una vez decomprimido, cada una de las bandas landsat individuales corresponde a un fichero GeoTIFF. Por ejemplo, para los datos de nivel 1 de Landsat 8 (LC08_L1TP), la ruta 23 y la fila 32 (023032) el 6 de junio de 2021 (20210622), deberían aparecer los siguientes archivos una vez descomprimido:

Los archivos de imagen de color natural están disponibles directamente como archivos GeoTIFF (.tif) que no requieren procesamiento adicional.

El producto Landsat descargado de EarthExplorer es un fichero comprimido .tar. En una máquina funcionando en Windows, los contenidos de ese fichero se expanden con un doble click en Windows Explorer. Las diferentes bandas que corresponden a una escena aparecen en forma de ficheros GeoTIFF individuales, pudiendo distinguirse cuál es por el final del nombre. Por ejemplo, para la escena descargada como ejemplo, que corresponde al satélite Landsat 8 nivel 1 (LC08_L1TP), path 201 y fila 32 (201032) tomada el 7 de mayo de 2022 (20220507), los siguientes ficheros corresponden a las 11 bandas disponibles:

  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_B1.TIF (coastal aerosol - ultraviolet).
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_B2.TIF (blue)
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_B3.TIF (green)
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_B4.TIF (red)
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_B5.TIF (near infrared)
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_B6.TIF (shortwave infrared 1)
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_B7.TIF (shortwave infrared 2)
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_B8.TIF (panchromatic)
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_B9.TIF (cirrus)
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_B10.TIF (thermal infrared 1)
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_B11.TIF (thermal infrared 2)

Las características de estas bandas espectrales son las siguientes:

  • Banda 1: Permite visualizar imágenes de aguas poco profundas y partículas finas como polvo y humo. Denominación de Intervalo: Aerosol / Costero. Ancho (µm): 0.43 - 0.45

  • Banda 2 : Permite detectar cuerpos de agua (mapeo batimétrico), delimitar costas, diferenciación entre suelo y vegetación, diferenciación entre la vegetación conífera y decidua, detección de rasgos urbanos, vías y construcciones. Denominación de Intervalo: Azul. Ancho (µm): 0.45 - 0.51

  • Banda 3: Permite evaluar el vigor de la vegetación sana, diferenciar tipos de rocas, delinear aguas poco profundas, medir la calidad de agua (discrimina sedimentos en suspensión), rasgos urbanos y de infraestructura. Denominación de Intervalo: Verde. Ancho (µm): 0.53 - 0.59

  • Banda 4: Permite determinar la absorción de clorofila, por ello es muy útil para la clasificación de la cubierta vegetal, contrasta áreas con y sin vegetación, delimita áreas agrícolas y urbanas. Denominación de Intervalo: Rojo. Ancho (µm): 0.64 - 0.67
    -Banda 5: Las plantas saludables lo reflejan. Permite el cálculo de biomasa. Al compararlo con otras bandas, se obtienen índices como NDVI, que permite medir la salud de la planta con mayor precisión. Además, permite delimitar costas, para diferenciación suelos–cultivos y suelos–agua, para geomorfología, suelos y geología. Denominación de Intervalo: Infrarrojo Cercano (NIR). Ancho (µm): 0.85 - 0.88

  • Banda 6: Permite diferenciar la tierra húmeda de la seca, diferenciar entre nubes, nieve y hielo. Denominación de Intervalo: Infrarrojo de onda corta 1 (SWIR - 1). Ancho (µm): 1.57 - 1.65

  • Banda 7: Es útil para geología, puesto que rocas y suelos que parecen similares en otras franjas a menudo tienen fuertes contrastes en esta banda. Además mejora la determinación de contenidos de humedad en suelos y vegetación. Denominación de Intervalo: Infrarrojo de onda corta 2 (SWIR - 2). Ancho (µm): 2.11 - 2.29

  • Banda 8: Actúa como una película en blanco y negro, ya que en lugar de coleccionar colores visibles por separado, los combina en un solo canal. Es la más nítida de todas las bandas. Se utiliza para crear un mayor contraste entre áreas con y sin cubierta vegetal. Denominación de Intervalo: Pancromático (Pan). Ancho (µm): 0.50 - 0.68

  • Banda 9: Es la banda que muestra menos. Cubre una porción muy fina de longitudes de onda. Permite detectar nubes, está diseñada especialmente para cirrus. Los cirrus debido a sus bordes suaves son difíciles de detectar, y pueden esconder información importante. Denominación de Intervalo: Cirrus. Ancho (µm): 1.36 - 1.38

  • Banda 10: es la banda térmica. Denominación de Intervalo: Infrarrojo térmico 1 (TIR - 1). Ancho (µm): 10.6 - 11.19

  • Banda 11: Empleado para el mapeo termal mejorado y estimación de humedad del suelo. Denominación de Intervalo: Infrarrojo térmico 2 (TIR - 2). Ancho (µm): 11.5 - 12.51

Además, el fichero comprimido contiene una serie de ficheros GeoTIFF adicionales con información más detallada.

  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_QA_PIXEL.TIF: Pixel quality adjustment band
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_QA_RADSAT.TIF: Radiometric saturation and terrain occlusion QA band
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_SAA.TIF: Solar azimuth angle
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_SZA.TIF: Solar zenith angle
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_VAA.TIF: Sensor azimuth angle
  • LC08_L1TP_201032_20210723_20210729_01_T1_VZA.TIF: Sensor zenith angle

Estos últimos ficheros corresponden a

  • Ficheros con la iluminación solar y el coeficiente angular del sensor (_SAA, _SZA, _VAA y _VZA).
  • Fichero de control de calidad (_QA)

Por úlitmo, también se incluye otros ficheros como

  • Ficheros con metadatos (_MTL)
  • Fichero con los coeficientes angulares (_ANG)