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Relieve

Brasil visto desde arriba

Imágenes captadas por la nave Endeavour y procesadas por la estatal Embrapa muestran la topografía del país

Son mapas de Brasil con imágenes captadas desde el espacio. Y van a mostrar de manera inédita el relieve de todo el país. Montañas, erosiones, vertientes y cualquier tipo de elevación o desnivel de la superficie terrestre; todo se ha vuelto ahora más nítido y más preciso en este conjunto de imágenes de la topografía brasileña que la unidad de Monitoreo por Satélite de la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa) está preparando y pondrá a disposición a partir de este mes de abril en el sitio web de la institución. Son mapas elaborados empleando una metodología desarrollada por Embrapa con base en los datos obtenidos por la nave espacial Endeavour durante una misión realizada en febrero de 2000. La Misión Topográfica por Radar del Trasbordador Espacial, más conocida por su sigla en inglés SRTM, de Shuttle Radar Topography Mission, generó un gigantesco archivo de datos (de 12 terabytes) sobre el 80% de la masa de tierra del planeta donde vive alrededor del 95% de la población mundial.

La misión espacial fue una operación proyectada y financiada por la Agencia Espacial Americana (Nasa) y la Agencia Americana de Inteligencia Aeroespacial (NGA), en colaboración con la Agencia Espacial Italiana (ASI) y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR). Con los datos brutos y gratuitos en manos, el equipo de Embrapa de Campinas, coordinado por Evaristo Eduardo de Miranda, inició el trabajo en 2002, cuando la Nasa liberó los archivos de Sudamérica aún en forma de números o imágenes que en nada  se parecen a mapas coloridos y fáciles de entender. Una vez trabajadas, dichas imágenes tienen una serie de aplicaciones útiles, principalmente en el ámbito de la planificación territorial y del monitoreo ambiental. Entre estas aplicaciones se destacan el desarrollo sostenible de la agricultura, los programas de manejo de cuencas hidrográficas, la preservación de los recursos forestales, el zoneamiento ecológico y económico, los estudios de conservación de suelos para detectar y evitar erosiones y hasta la implantación de electrificación rural y vial, dice Miranda. Al analizar los mapas, podemos verificar, dependiendo de la dirección, los declives o laderas de una carretera, al margen de su altitud, lo que puede facilitar la planificación de viajes y el transporte de cargas, por ejemplo. Los mapas de la SRTM pueden contribuir también a la mejora de la cartografía altimétrica existente, principalmente en áreas aisladas de la Amazonia.

Los datos de altitud también mejoraran las telecomunicaciones. Con los mapas en manos, las empresas tendrán mayor facilidad para identificar las mejores posiciones geográficas para erigir torres de transmisión de celulares, por ejemplo. Creo que el flamante programa Sociedades Público-Privadas (PPPs, sigla en portugués) para la ejecución de obras de infraestructura, también podrá emplear las imágenes en SRTM para estructurar la malla vial, mostrando cómo puede expandírsela minimizando las interferencias negativas sobre el ambiente, dice Miranda. Las imágenes preparadas por Embrapa muestran la altura y el relieve en intervalos de 90 metros por 90 metros (manzanas de 8 mil metros cuadrados). En los mapas generados por Embrapa para el municipio de São Paulo, por ejemplo, el espigón de la Paulista (la elevación de terreno donde se ubica la avenida Paulista) es perfectamente visible, como así también los surcos y las confluencias de los ríos Tamanduateí, Tietê y Pinheiros, al margen del cráter Colônia, ubicado en el barrio de Parelheiros, formado probablemente por la caída de un meteorito.

Esperamos que el gobierno norteamericano nos entregue el material con la resolución original captada por el Endeavour, de 30 metros por 30 metros, dice Miranda. La Casa Blanca resolvió restringir la resolución de las imágenes después de los atentados del día 11 de septiembre de 2001. Nosotros creemos que en algún tiempo más nos liberarán las imágenes de 30 x 30 metros, como ya lo están haciendo para algunos programas de investigación. Aun con restricciones, las imágenes SRTM son un producto sofisticado, que aporta avances en la obtención de datos topográficos y también en el uso del radar para este tipo de trabajo. Solamente para tener la dimensión de la sofisticación de la SRTM, podemos compararla con el proyecto Radam (Radar para la Amazonia) que produjo imágenes (y no topografía) por medio de radares emplazados en aviones, principalmente de la región amazónica, durante la década de 1970. Si juntáramos todas los horas de vuelo, llegaríamos a casi tres años haciendo imágenes de todo Brasil con varias discontinuidades espaciales, mientras que el Endeavour hizo en 11 días mediciones homogéneas de casi todo el planeta.

La tecnología de radar empleada en el trasbordador espacial solamente existe en los hechos y comercialmente con el satélite Radarsat, de la Agencia Espacial Canadiense (CSA), para áreas restringidas (lea en Pesquisa FAPESP nº 80). Actualmente, la manera usual de medir el relieve y altitud en grandes extensiones es por mediante la aerofotogrametría, en donde dos cámaras captan sucesivas fotos del terreno en ángulos diferentes y controlados. Luego dichas fotos se colocan una al lado de otra en un aparato llamado estereoscopio, o directamente en computadoras, pues cada vez se utilizan más cámaras digitales. Por medio de instrumentos ópticos o digitales es posible ver las imágenes en tres dimensiones y generar las curvas y altitudes del relieve, en general a partir de marcos geográficos conocidos. Con la SRTM podremos corregir posibles errores del profesional que trazó las curvas mediante ese proceso óptico, dice Miranda.

Las nuevas imágenes hechas por el Endeavour también se formaron con base en dos fuentes, en este caso dos antenas. La nave utilizó el sistema de interferometría, donde dos radares emitieron señales en las bandas X y C, dos ondas electromagnéticas que golpearon contra el suelo de la Tierra y volvieron al ómnibus espacial, donde fueron captadas por dos conjuntos de antenas, incluso una externa sujeta por un mástil de 60 metros. El resultado son dos imágenes captadas desde posiciones levemente diferentes. Comparando estas diferencias entre las señales reflejadas, se forma una imagen con los relieves. El uso del radar es más interesante que las cámaras ópticas de aviones y satélites para este tipo de aplicación, ya que es posible operar día y noche, sin la interferencia de las nubes. Las imágenes ópticas solamente pueden hacerse con luz solar y con cielo despejado.

El primer trabajo de los investigadores de Embrapa Monitoreo por Satélite con las nuevas imágenes surgió a partir de una solicitud del Ministerio de Defensa, con el objetivo de abastecer al Ejército Brasileño en su expedición a Haití, al comando de la misión de paz de la Organización de las Naciones Unidas (ONU). Recabamos las informaciones de la Nasa y montamos mapas del territorio en tres dimensiones (3D), utilizando imágenes de la SRTM y sobre las cuales se superpusieron imágenes de varios satélites, dice Miranda. Así, mediante el empleo de software específicos, es posible hacer un paseo por las imágenes como si estuviéramos volando en un helicóptero sobre la ciudad o la zona. Esta misma técnica se empleó para mostrar Vale do Paraíba, la región del Gran São Paulo y parte de la costa paulista.

Modelo agrícola – Para demostrar la gama de posibilidades de las imágenes y mapas topográficos de la SRTM, los investigadores de Embrapa generaron una carta de las temperaturas medias del estado de São Paulo, basada en las relaciones existentes entre éstas y los niveles altimétricos. Es un nuevo modelo, que se vale de la altimetría para mostrar con una resolución de hasta 90 metros por 90 metros la variación de la temperatura en función del relieve, pues aumentando la altitud, la temperatura disminuye, explica Miranda. Este tipo de mapa es importante para el zoneamiento agropecuario, pues suministra datos para un análisis más preciso de la adecuación o no de determinados cultivos agrícolas en las distintas regiones del estado.

La preparación de las imágenes implicó para Embrapa Monitoreo un gran esfuerzo técnico en el procesamiento de datos. ?Nunca habíamos empleado tantas computadoras. Si no fuera por nuestra infraestructura de equipos, hubiéramos tardado mucho más para preparar las imágenes, dice Miranda. Después que bajamos los datos, empezamos a entenderlos, de manera tal de organizar los sistemas de proyección para Brasil. Uno de los problemas que presentaba esta tecnología era su no diferenciación de las láminas de agua, como ríos y lagunas. Para verlos es preciso hacer correcciones con la ayuda de otras imágenes y mapas, principalmente de satélites. Para las visualizaciones en tres dimensiones, los investigadores generaron un sombreado artificial del relieve, simulando un sol en el período de la tarde, posicionado al norte del área y proyectando sus rayos en un ángulo de 45 grados. La imagen así obtenida es fácilmente proyectada y facilita la comprensión de los mapas.

El primer estado que contó con su mapeo del relieve basado en los datos de la SRTM fue Sergipe, debido a su pequeña dimensión de territorio. El trabajo realizado permitió una mayor facilidad de producción luego, con los demás estados brasileños. Todos los mapas e imágenes numéricas son compatibles con la escala 1: 250.000, donde cada milímetro equivale a 250 metros de campo. Las imágenes y los datos numéricos de la SRTM figurarán en el sitio de Embrapa Monitorero por Satélite (www.cnpm.embrapa.br), y en un futuro conjunto de CDs. Éstos incorporarán la colección Brasil Visto desde el Espacio, lanzada en 2001 por Embrapa, con base en datos del satélite Landsat, que muestra las características ambientales del territorio brasileño: selvas, sabanas y áreas agrícolas, sin la determinación del relieve. Embrapa presentará ambas imágenes (SRTM y Landsat) en paralelo en el sitio y en los CDs, en mapas subdivididos por estados de la federación.

Un taxi como para hacer muchos viajes
Para formar el más completo y preciso mapa topográfico de la Tierra, el trasbordador espacial Endeavour voló con un mástil de 60 metros de longitud que se extendió en pleno espacio, a una altitud de 233 kilómetros. En la punta de ese mástil estaba instalada una de las antenas que recibió las ondas del radar en las bandas X y C usadas en la formación de las imágenes. Otra antena estaba en el compartimiento de carga del trasbordador. Para completar la misión de 11 días, entre el 11 de febrero y el 22 de febrero de 2000, el Endeavour orbitó la Tierra 16 veces por día, completando un total de 176 órbitas, a una velocidad de 7,5 kilómetros por segundo (km/s). Con seis tripulantes, fue la nonagesima séptima misión de los trasbordadores espaciales y la decimocuarta del Endeavour. Esta aeronave, que fue lanzada y posó en el Centro Espacial John Kennedy, de Florida, es la quinta nave espacial de la serie. A su hermana, la nave Discovery, la están preparando para despegar en mayo que viene para transportar equipos a la Estación Espacial Internacional, retomando así los vuelos de los trasbordadores espaciales que se vieron interrumpidos debido a la pérdida del Columbia y de sus tripulantes, el 1º de febrero de 2003, cuando la nave se desintegró a su regreso a la atmósfera terrestre. En julio será el turno del Atlantis, el tercer taxi espacial que subirá al espacio.

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