Utilitat en una missió satèl·lit
Mesurar la utilitat d'una missió satèl·lit consisteix en establir el balanç entre les prestacions que ens ofereix en funció del disseny, cost, risc i planificació establerta. En altres paraules la bondat entre els requeriments de missió i els objectius plantejats.
La utilitat d'una missió per tant ha de néixer com a raó fonamental de conjugar la tecnologia i les seves possibilitats amb el coneixement i necessitats dels potencials usuaris en dades, productes i serveis d'observació de la Terra, traduïdes finalment en aplicacions útils.
Mesures d'efectivitat
Aquest exercici, demana plantejar-nos quins son els elements claus a resoldre per tal de garantir i determinar mesures d'efectivitat de la nostre missió:
Freqüència d'observació
En una missió dedicada a determinar els canvis territorials, quantificar-los, avaluar-los i subministrar informació per determinar impactes o vulnerabilitats, la freqüència d'observació és crítica. A MEDIMAP ho hem ajustat, amb una selecció d'òrbites que ens permeten temps de visita cada 7 o 10 dies, però amb capacitat de direccionar la plataforma (off- pointing) que ens permet accés d'observació sobre qualsevol part del territori al voltant 2 dies.
Temps de resposta
Resulta molt important determinar el període de temps entre una petició de captura de geoinformació (imatge) i que aquesta arribi finalment a l'usuari en els termes i nivells de qualitat adients a les seves necessitats. MEDIMAP s'ha dissenyat amb uns requeriments tècnics d'explotació pel que fa a la capacitat d'emmagatzematge d'informació, velocitat de transmissió i dimensionament del segment terra com per completar el cicle petició-utilització de forma eficaç.
Resolució
Situar-nos entre 5-10 m. de resolució espacial sobre el terreny, amb una capacitat de resolució temporal o accés sobre el territori al voltant dels dos dies, i fer-ho amb un instrument que capta informació en 5/6 bandes (resolució espectral) ens situa, no solsament amb una eina capdavantera, sinó amb una plataforma que respon a les necessitats, dimensions, activitats i canvis del territori, sota unes bases repetitives i de control de la seva planificació i explotació.
Punt de partida
La preocupació per potenciar la Observació de la Terra (OT), amb vectors o plataformes més enllà de les existents, per tal d'assegurar el control dels sensors i la seva gestió és clara. Així com crear les xarxes de distribució i generació de coneixement local, a Catalunya, assegurant-ne la continuïtat, compatibilitat i disponibilitat per als usuaris públics i privats.
Contextos regionals, nacionals o internacionals tant des del punt de vista legislatiu com de convenis o protocols afavoreix aquesta situació.
Centrats en aquest darrer punt, l'aportació MEDIMAP de centrar-nos en un satèl·lit òptic, d'observació de la Terra, sobre una estratègia petit satèl·lit i en el marc de treballar conjuntament o en sinergia amb altres missions i entitats resulta idònia.
A continuació i de forma resumida parlarem més específicament d'alguns dels principals àmbits d'aplicació detectats i com hi podem respondre des de l'aproximació o escenari MEDIMAP.
1. Cartografia
Actualment més del 90% de la informació relacionada amb la Terra, té o precisa d'unes coordenades per poder resultar útil, per la qual cosa la informació georeferenciada és essencial.
Així mateix, no ens movem en un entorn estàtic, sinó que es requereix d'una actualització i detecció constant dels canvis, tant antròpics com naturals.
Des del punt de vista de la contribució de les plataformes satèl·lit en l'actualització i suport a la cartografia i detecció de canvis, a grans trets es pot resumir en dos escenaris:
- Les grans plataformes satèl·lit: Resolucions de desenes de metres. Han contribuït i contribueixen a la cartografia i actualització en escales petites.
- Les plataformes de molt alta resolució (resolució espacial al voltant del metre) no poden aportar una homogeneïtat en la cobertura del terreny, tant sols son útils per àrees molt limitades i amb poca informació espectral.
Tenim per tant un espai de necessitat en les escales mitjanes amb suficient informació espectral per poder generar productes i serveis cartogràfics i de detecció de canvis de qualitat.
MEDIMAP parteix així d'una definició de missió a partir de la qual, la seva resolució espacial (entre 5 i 10 m.) la seva resolució espectral (5-6 bandes) i l'amplitud del feix (50-70 km.) i repetibilitat (temps de visita 7-10 dies amb capacitat d'accés d'observació al voltant de 2 dies), el fa una eina idònia per cobrir aquest espai de necessitat.
2. Canvis usos del sòl
El desenvolupament de les tècniques i possibilitats de la teledetecció i dels sistemes d'informació geogràfica, han fet créixer la producció i utilització de la informació associada als usos i canvis en els usos del sol.
Les necessitats d'informació en aquest àmbit d'aplicació, romandrà alta i s'haurà de cobrir amb la sinergia entre diversos tipus d'informació, és a dir combinant diferents bandes de l'espectre (visible i microones) tant amb sensors actius com passius (radar, lidar, radiòmetres...).
El programa PCOT, contempla aquest escenari com a filosofia de treball, i en la seva primera missió MEDIMAP aportarà en la seva definició de sensor la informació espectral necessària per determinar tipus de sols i la definició operacional com per donar context al seguiment de canvis.
3. Gestió de riscos i emergències
A Catalunya s'han definit un seguit de plans d'actuació en riscos. El dominador comú és que tots cobreixen tres gran nivells: la prevenció, l'actuació i l'avaluació. Els satèl·lits d'Observació de la Terra son una eina de gran importància en la prevenció i en l'avaluació. En la prevenció perquè poden determinar les característiques del terreny, els seus canvis i per tant el risc i la vulnerabilitat. També són de gran interès en l'avaluació de danys al medi i a les infraestructures i determinar l’impacte i la recuperació del territori.
4. Agricultura
L'agricultura és una de les activitats humanes més importants i la determinació de l'estat del conreu, per activar mesures, una de les principals aportació dels sistemes satèl·lit d'Observació de la Terra, entre les que destacaríem: mesures de l'estat del conreu, estrès hídric, humitat del sol o predicció de productivitat...
En les aplicacions agrícoles tenim bàsicament dues grans deficiències com son el temps de visita, resolució espacial i la necessitat de treballar amb bandes òptiques amb la problemàtica de cobertura de núvols. Els requeriments operacionals i funcionals en la definició de MEDIMAP (resolució espacial entre 5 i 10 metres, resolució espectral de 5-6 bandes, amplitud del feix imatge entre 50-70 km i repetibilitat temps de visita 7-10 dies amb capacitat accés al voltant de 2 dies) el fa una eina idònia per aportar informació de gran utilitat en aquest àmbit d'aplicació.
5. Forestal
Fins aquest moment la majoria de satèl·lits d'observació de la Terra en aplicacions forestals s'han situat en resolucions mitges (20-30 m) el que fa que en una mateix parcel·la d'informació tinguem contribucions de diferents espècies o vegetacions.
Conjuntament amb altres conside-racions, com las variacions de reflectància de la il·luminació solar, comportament atmosfèric o absorcions, això ha comportat la necessitat de mesures de camp en punts coneguts.
El potencial de les aplicacions forestals hauria de passar per un sistema amb els següents requeriments:
- Resolucions espacials per sota els 20 m.
- Bandes espectrals situades en el visible i infraroig proper (sinergia amb altres sensors i bases de dades).
- Bona relació senyal-soroll (SNR).
- Repetibilitat i cobertures sobre el territori dins de poques setmanes (homogeneïtat de dades).
- Possibilitat inclinar els sensor (informació important per les determinacions atmosfèriques).
Moltes d'aquestes capacitat ja venen donades en la definició dels requeriments i per tant futures prestacions de MEDIMAP.
6. Costes i litoral
El medi marí i les zones costaneres són de llarg el ecosistemes més grans de la Terra, així com el de major importància social i econòmica al concentrar el 70% de la població mundial i la major part de l'activitat industrial, pesquera, agrícola, transport o turisme. Per tant resulta de vital importància conèixer interacció del medi marí i costaner en el clima, impacte de l'activitat humana, delimitació, control i gestió d'infraestructures.
Observar el medi marí i costaner vol dir poder discriminar entre els diferents processos antròpics, naturals, biològics, físics i químics que hi tenen lloc i per tan un sistema d'Observació de la Terra ens permetra ajudar a obtenir valors de paràmetres com camp de vents, corrents, nivell i temperatura del mar, constituents de l'aigua, qualitat de l'aigua, contaminació, morfologia i erosió costanera o usos del sol en zona de costa.
Les òrbites escollides, el temps de vida útil i la possibilitat d'operar i explotar per primera vegada a Catalunya una plataforma satèl·lit pròpia, aportaran a curt i llarg termini dades, productes i serveis estratègics en l'àmbit de les aplicacions costaneres i litorals del nostre territori.
7. Gel i neu
El gel i la neu tenen un paper crític en tot el cicle hidrològic, i de forma molt important en climes amb una alta variabilitat estacional en les precipitacions com pot ser el clima mediterrani. Així mateix el gel i la neu tenen un paper molt important com a tractors d'activitats turístiques amb l'activitat social i econòmica que generen al seu voltant.
La detecció per tant de les condicions d'aquestes reserves a partir d'eines repetitives i constants d'Observació de la Terra és àmpliament utilitzada entre d'altres en sistemes d'alerta, en els que requerirem temps d'integració o cobertura curts per assegurar l'homogeneïtat de les dades.
Els petits satèl·lits amb resolució alta i amb capacitat d'apuntat sobre una determinada zona com MEDIMAP, poden resultar una bona eina de resposta i acció ràpida.
Dades, productes i serveis: en quines aplicacions?
MEDIMAP, com a primera missió del PCOT, obtindrà dades del territori per un ampli segment d'aplicacions que diferenciem en aplicacions bàsiques i aplicacions temàtiques.
Aplicacions bàsiques
- Mapes que proveiran informació i variabilitat dels usos del sòl i de la coberta del territori.
- Extracció de trets lineals, puntuals i espacials del territori com a suport a la geoinformació del territori.
Aplicacions temàtiques
- Planejament espacial del territori: observació sinòptica, amb repetitivitat temporal i multiespectralitat.
- Agricultura: estat de la vegetació, nivells de clorofil·la, estrès hídric.
- Risc: predicció i avaluació impactes.
- Aigua: materials en suspensió, qualitat de l'aigua, eutrofització.
- Forestal: regeneració, activitat clorofíl·lica, desertització.
Les característiques de MEDIMAP pel que fa a la seva resolució espacial (5-10 m), número de bandes i rang de l'espectre en què treballarà (5/6 bandes en el visible i l'infraroig proper) així com l'amplitud de les imatges (entre 50 i 70 km), la fan una eina imprescindible i comple-mentària a altres eines d'observació de la Terra, per una necessària sinèrgia i coneixement del territori.
Medimap, un nou concepte de missió i valors afegits
Un dels principals objectius de MEDIMAP com a primera missió del PCOT és fer de motor tractor de l'activitat d'observació de la Terra a Catalunya. Això fa que, des dels inicis, el concepte de missió MEDIMAP actués com a condició necessària en un escenari tecnològic de viabilitat que permeti dades, productes i serveis de qualitat, però que també actuï com a instrument per impulsar la recerca tecnològica en noves aplicacions o productes de formació i transferència.