La teledetección por radar como fuente de información litológica y estructural: Análisis espacial de imágenes SAR de RADARSAT-1 Translated title: Radar remote sensing as a source of structural and lithological information: RADARSAT-1 SAR spatial image analysis

Abstract

Las imágenes de radar se han convertido en los últimos años en una herramienta de uso frecuente para la extracción de información geológica, siendo cada vez más numerosos los sistemas de teledetección por radar que ponen a disposición una gran variedad de imágenes de gran utilidad en la cartografía geológica. Dada la geometría de observación de los sistemas de radar (observación lateral) y las características de la señal (microondas activas), los datos adquiridos por sensores de radar son sustancialmente diferentes a los obtenidos por los sensores óptico-electrónicos, pudiendo ser considerados como una fuente de información complementaria. Los procesos que intervienen en la formación de una imagen de radar son muy dependientes de las propiedades del haz de radar, en términos de las características de la señal (frecuencia y polarización) y la geometría de observación (ángulo de incidencia, dirección de visión). Los satélites que llevan a bordo sensores de radar, pueden tomar imágenes en órbita ascendente o descendente, con mirada a la derecha o a la izquierda y con distintos ángulos de inclinación, variando así las condiciones de iluminación, por lo cual imágenes de una misma zona pueden ofrecer información muy diferente. Por estos motivos, el criterio de selección de las imágenes para una aplicación particular se convierte en un paso esencial. La sensibilidad de las microondas a las propiedades dieléctricas, al contenido de humedad y a la rugosidad superficial -en relación con la longitud de onda del haz de radar-, se verá reflejada en el tono y textura de las imágenes, dado que estos factores inciden directamente en la intensidad de la señal. Los sensores de radar permitirán poner en evidencia variaciones morfológicas sutiles en la micro topografía de los afloramientos, aún cuando las mismas se encuentren por debajo del límite de la resolución espacial. La morfología del terreno -sus pendientes y orientaciones- impactará significativamente en el retorno de la señal, puesto que condiciona el ángulo de incidencia local del haz de radar. Por otra parte, la geometría de visión lateral favorecerá el reconocimiento de lineamientos y rasgos estructurales en general, cuando estos presenten una expresión morfológica superficial y cuando la observación de los mismos sea realzada por la dirección de iluminación del haz de radar. Dada la gran variabilidad de los factores involucrados en la formación de una imagen de radar y de cómo todos estos factores interactúan con las características del territorio observado, es necesario tener estos elementos en cuenta para poder interpretar fielmente las características geológicas de un área. Se presentan aquí los fundamentos y resultados de algunas experiencias orientadas a analizar las potencialidades de las imágenes de radar de expresar variaciones litológicas y de favorecer la detección de rasgos estructurales y morfológicos.

Translated abstract

In recent years, radar imagery has become a frequently used tool for geological information extraction as more numerous radar remote sensing systems that make available a great variety of images of great utility to geological mapping have become available. Given these radar systems’ observation geometry (side viewing) and signal nature (active microwave), the data acquired by these radar sensors are substantially different from those obtained by optical sensors, making them able to be considered as a complementary information sources. The processes involved in the formation of radar imagery are highly dependent on the properties of the radar beam in terms of both the signal character (frequency and polarization) and the observation geometry (incidence angle, look direction). The satellites carrying on-board radar sensors can acquire images in either ascending or descending orbit and in either right- or left-looking directions as well as with different inclination angles (thus varying illumination conditions). Therefore images of the same area taken by different systems can provide very different information. Thus, determining the criteria for image selection for a particular application is an essential step. The microwave’s sensitivity to dielectric properties, moisture content and surface roughness, particularly in relationship to the wavelength of the radar beam, will be reflected in the images tone and texture since these factors directly affect the signal intensity. Radar sensors can highlight subtle morphological variations in an outcrops’ micro topography even when its size is below the limit of the spatial resolution of the imagery. The terrain morphology (its slope and aspect) will have a significant impact on the return signal since it affects the local radar beam incidence angle. Moreover, the side-viewing geometry will benefit the identification of lineaments and structural features in general when they have a morphological expression and if their observation is enhanced by the radar beam illumination. Given the great variability of the factors involved in formation of a radar image, and given how all these factors interact with the characteristics of the imaged area, all these elements must be taken into account to faithfully interpret the geological characteristics of a particular territory. The basis and results of some analyses of the potential of radar imagery to manifest lithological variations and to benefit the detection of structural and morphological features are presented here.