ITU-R RS 1804 SPANISH-2007 Technical and operational characteristics of Earth exploration-satellite service (EESS) systems operating above 3 000 GHz《3 000 GHz以上波段运作的卫星地球探测业务(EESS)系.pdf

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1、Rec. UIT-R RS.1804 1RECOMENDACIN UIT-R RS.1804Caractersticas tcnicas y operacionales de los sistemas del servicio de exploracin de la Tierra por satlite que funcionan por encima de 3 000 GHz (Cuestin UIT-R 235/7) (2007) Cometido Durante muchos aos han estado funcionando instrumentos en los sistemas

2、del servicio de exploracin de la Tierra (SETS) a frecuencias por encima de 3 000 GHz. Estos instrumentos forman parte de dispositivos activos y pasivos instalados en sistemas OSG (rbita de los satlites geoestacionarios) y en sistemas no OSG que utilizan rayas espectrales estrechas as como bandas amp

3、lias. Esta Recomendacin presenta un resumen de los instrumentos, vehculos espaciales, espectro de inters y tipos de datos recopilados que utilizan el espectro por encima de 3 000 GHz. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que las observaciones realizadas en frecuencias por en

4、cima de 3 000 GHz proporcionan datos fundamentales para el estudio de las caractersticas de la Tierra y de sus fenmenos naturales, incluidos los datos relativos al estado del medio ambiente; b) que la tecnologa de los sensores del servicio de exploracin de la Tierra por satlite (SETS) que funcionan

5、por encima de 3 000 GHz est en constante evolucin para ofrecer ms precisin y resolucin de los datos medidos; c) que el espectro por encima de 3 000 GHz es utilizado por los sistemas de sensores activos y pasivos as como en muchas aplicaciones de telecomunicaciones; d) que, como estos sistemas se est

6、n extendiendo rpidamente y su nmero es cada vez mayor, puede aumentar la probabilidad de que aparezca interferencia perjudicial entre estos sensores del SETS y otros servicios que funcionan por encima de 3 000 GHz; e) que la radiacin lser Tierra-espacio utilizada por algunas estaciones en tierra pti

7、cas para llevar a cabo medidas precisas de la distancia del satlite y la luna y para medir los parmetros atmosfricos, pueden suponer una posible fuente de interferencia para los sensores pasivos de satlite sensibles, que podran resultar daados; f) que si bien hay diferencias significativas entre las

8、 tecnologas utilizadas en esta parte del espectro comparadas con las tecnologas de frecuencias ms bajas (por ejemplo, cmputo de fotones en vez de integracin de la potencia a lo largo del tiempo), tambin hay muchas similitudes; Esta Recomendacin debe sealarse a la atencin de las Comisiones de Estudio

9、 1, 3, 4, 8 y 9 de Radiocomunicaciones. Rec. UIT-R RS.1804 2 g) que debe considerarse la necesidad de tomar medidas de proteccin y establecer consideraciones de comparticin a fin de garantizar que los sensores del SETS pueden continuar funcionando en frecuencias por encima de 3 000 GHz sin que apare

10、zca interferencia perjudicial, recomienda 1 que los operadores de los sistemas del SETS que funcionan por encima de 3 000 GHz tengan en cuenta la posibilidad de interferencia procedente de transmisores de los servicios cientficos (incluidos los del SETS) a la hora de seleccionar los requisitos de la

11、 misin y de elegir el diseo del sensor; 2 que en los estudios de interferencia causada a los sistemas del SETS que funcionan por encima de 3 000 GHz, y procedente de los mismos, se tengan en cuenta los parmetros tcnicos y operacionales indicados en el Anexo 1. Anexo 1 1 Introduccin Durante muchos ao

12、s han funcionado instrumentos en sistemas del SETS en frecuencias por encima de 3 000 GHz. Estos instrumentos funcionan de varios modos y proporcionan una cierta variedad de tipos de datos. Los instrumentos estn incluidos en dispositivos tanto activos como pasivos e instalados en sistemas OSG y no O

13、SG y utilizan rayas espectrales estrechas as como bandas amplias. La informacin contenida en los siguientes puntos presenta un resumen de los instrumentos, vehculos espaciales, espectro de inters y tipos de datos recopilados que utilizan espectro por encima de 3 000 GHz. 2 Instrumentos Los instrumen

14、tos descritos pertenecen a las siguientes categoras: sensores de imgenes, radimetros/espectrmetros o altmetros de deteccin y localizacin por ondas luminosas (LIDAR). Los sensores de imgenes son instrumentos cuyo objetivo fundamental es efectuar representaciones bidimensionales de fenmenos fsicos, ta

15、les como las nubes, o de la superficie de la Tierra. Los radimetros/espectrmetros son instrumentos que miden el flujo de radiacin electromagntica. Los altmetros LIDAR son dispositivos que miden la altura desde el vehculo espacial a la superficie directamente situada bajo l mediante impulsos de emisi

16、ones luminosas. 2.1 Caractersticas tcnicas de los sensores de imgenes Uno de los primeros usos del espectro por encima de 3 000 GHz para las aplicaciones del SETS fue la obtencin de imgenes de la superficie de la Tierra y de la capa de nubes. Ms recientemente, los sistemas de imgenes se han utilizad

17、o para obtener datos sobre la distribucin y frecuencia de los rayos. Los tres tipos de sistemas de imgenes descritos a continuacin son representativos de las capacidades generales de los sistemas del SETS de formacin de imgenes en frecuencias por encima de 3 000 GHz. Un cuarto sistema tambin descrit

18、o lleva a cabo una deteccin ptica de los fenmenos atmosfricos. Rec. UIT-R RS.1804 32.1.1 Imgenes de nubes multiespectrales Los Sistemas A1 a A3 funcionan como un solo instrumento que recopila imgenes en 14 longitudes de onda distintas que oscilan entre 0,5 y 12 m. Se utilizan para supervisar la form

19、acin de nubes a largo plazo con resoluciones espaciales de 15 a 90 m, dependiendo de la longitud de onda medida. El instrumento se divide en tres sistemas distintos cada uno con su propio telescopio, supervisando un conjunto diferente de longitudes de onda. Las bandas de los sistemas son las siguien

20、tes: Visible/casi infrarroja (VNIR) 0,50 a 0,90 m (600 a 333 THz1). Infrarroja de onda corta (SWIR) 1,6 a 2,43 m (187,5 a 123 THz). Infrarroja trmica (TIR) 8 a 12 m (37,5 a 25 THz). Con su elevada resolucin espacial, amplia cobertura espectral y capacidad de formacin de imgenes estreo, este instrume

21、nto proporciona mediciones esenciales del volumen, tipo, distribucin espacial, morfologa y propiedades de radiacin de las nubes. Si bien muchos instrumentos de imgenes de nubes miden conjuntos de parmetros similares, la capacidad de observacin con esta elevada resolucin espacial proporciona datos qu

22、e pueden relacionarse directamente a propiedades fsicas detalladas. Adems, en zonas donde no hay una capa de nubes, con este instrumento se pueden supervisar a largo plazo los cambios locales y regionales en la superficie de la Tierra que dan lugar a cambios climticos globales o son consecuencia de

23、los mismos (por ejemplo, utilizacin del terreno, deforestacin, desertificacin, cambios en los niveles de agua en los lagos y en las playas y otros cambios en las masas vegetales, movimientos de los glaciares y procesos volcnicos). En el Cuadro 1 aparece un resumen de los parmetros tcnicos de este in

24、strumento. CUADRO 1 Parmetros tcnicos de los sistemas de imgenes de nubes multiespectrales Sistema A1 A2 A3 Campo de visin (grados) 6,09 4,9 4,9 Campo de visin instantneo (rad) 21,5 42,6 128 Longitudes de onda medidas (m) 0,52-0,60 0,63-0,69 0,76-0,86 1,60-1,70 2,145-2,185 2,185-2,225 2,235-2,285 2,

25、295-2,365 2,360-2,430 8,125-8,475 8,475-8,825 8,925-9,275 10,25-10,95 10,95-11,65 Resolucin espacial (m) 15 30 90 Velocidad de transmisin de datos (Mbit/s) 62 23 4,2 Puntera transversal (grados) 24 8,55 8,55 Puntera transversal (km) 318 116 116 Anchura de la zona explorada (km) 60 60 60 Tipo de dete

26、ctor Silicio (Si) Silicato de Platinio-Silicio (PtSi-Si) Mercurio Cadmio Telurio (HgCdTe) Cuantificacin (bits) 8 8 12 11 THz = 1 000 GHz. Rec. UIT-R RS.1804 4 2.1.2 Imgenes multiespectrales de la superficie de la Tierra Los Sistemas B1 a B5 funcionan conjuntamente como un solo instrumento para recop

27、ilar imgenes en siete longitudes de onda estrechas que oscilan entre 0,45 y 12,5 m y una gama pancromtica de 0,5 a 0,9 m. Se utilizan para caracterizar y supervisar los cambios en los procesos de cubierta del suelo y en la superficie de la tierra. Las elevadas resoluciones espaciales (15 a 60 m depe

28、ndiendo de la gama de longitud de onda) y cobertura global estacional de este instrumento permitirn evaluar tanto la velocidad de cambio en la cubierta del suelo como los procesos locales responsables de estos cambios. La deforestacin, la fragmentacin del ecosistema, la productividad agrcola, la din

29、mica de los glaciares, los peligros para las zonas costeras y la supervisin de la actividad volcnica son objetivos cientficos representativos de este instrumento. El instrumento lleva a cabo sus mediciones mediante una sola apertura en cuatro bandas: Visible (VIS) 0,45 a 0,69 m (667 a 435 THz). Casi

30、 infrarroja (NIR) 0,76 a 0,90 m (395 a 333 THz). SWIR 1,55 a 2,35 m (194 a 128 THz). TIR 10,42 a 12,5 m (28,8 a 24 THz). El Sistema B6 es un radimetro que funciona en las gamas visible y casi infrarroja y que realiza observaciones de zonas terrenas y costeras. Se emplea para trazar mapas de cobertur

31、a del terreno y mapas de clasificacin de utilizacin del suelo a fin de supervisar el medio ambiente regional. El instrumento tiene la capacidad de puntera transversal para supervisar las catstrofes naturales. El Sistema B7 es un radimetro pancromtico con una resolucin espacial de 2,5 m. A fin de obt

32、ener datos del terreno, incluida la elevacin, este instrumento cuenta con tres sistemas pticos para la observacin hacia adelante, del nadir y hacia atrs. El instrumento proporciona informacin geogrfica precisa adecuada para levantar mapas mundiales a escala 1/25 000. En el Cuadro 2 aparece un resume

33、n de los parmetros tcnicos de estos sistemas. Rec. UIT-R RS.1804 5 CUADRO 2 Parmetros tcnicos de los sistemas de imgenes multiespectrales de la superficie de la Tierra Sistema B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 Campo de visin instantneo (rad) 42,5 42,5 42,5 39,4 42,5 85,0 21,25 18,5 14,28 3,57 Longitudes de onda

34、medidas (m) 0,45-0,52 0,52-0,60 0,63-0,69 0,76-0,90 1,55-1,75 2,08-2,35 10,42-12,50 0,50-0,90 0,45-0,50 0,52-0,60 0,61-0,69 0,76-0,89 0,52-0,77 Resolucin espacial (m) 30 30 30 60 15 10 2,5 Velocidad de transmisin de datos Datos fusionados en un tren de datos de 150 Mbit/s 160 Mbit/s (tras la compres

35、in de datos: 120 Mbit/s) 320 Mbit/s 3 telescopios = 960 Mbit/s (tras la compresin de datos: 240 Mbit/s, 120 Mbit/s) Anchura de la zona explorada 185 km (7,5). Cada trama de imagen representa un incremento de 170 km a lo largo de la huella del satlite 70 km Hasta 70 km Detectores por banda 16 16 16 8

36、 32 7 000 40 000 6 Rec. UIT-R RS.1804 2.1.3 Imgenes hiperespectrales Este instrumento trabaja de forma similar a los dispositivos de imgenes multiespectrales; sin embargo, el anlisis hiperespectral utiliza canales espectral contiguos, lo que permite la utilizacin de tcnicas de anlisis derivadas y so

37、fisticadas. Un nmero de bandas mucho mayor posibilita la introduccin de sistemas ms complejos sin necesidad de realizar el submuestreo inherente a los sistemas multiespectrales. Las imgenes hiperespectrales tienen una amplia gama de aplicacin en minera, geologa, silvicultura, agricultura y gestin de

38、l medio ambiente. El sensor de imgenes hiperespectrales Sistema C utiliza 220 bandas en la gama espectral de 0,4 a 2,5 m (750 a 120 THz). Una detallada clasificacin de los tipos de terreno mediante el Sistema C permitir una exploracin ms precisa de los yacimientos minerales, mejores predicciones y e

39、valuaciones del rendimiento de las cosechas y una cartografa de las lindes ms adecuada. En el Cuadro 3 aparece un resumen de los parmetros tcnicos de este sistema. CUADRO 3 Parmetros tcnicos de un sistema de imgenes hiperespectrales Sistema C Campo de visin instantneo (rad) 43 Longitudes de onda med

40、idas (m) 0,4 a 2,5 (contiguas a travs de 220 bandas) Resolucin espacial (m) 30 Velocidad de transmisin de datos 250-500 MB en periodos de recopilacin de 8-12 segundos Tamao de imagen (km2) 7,6 100 Detectores por banda 1 (220 detectores individuales) 2.1.4 Deteccin del rayo El Sistema D investiga la

41、incidencia global del rayo, su correlacin con la intensidad de lluvia convectiva y su relacin con el circuito elctrico global. Este dispositivo consta de un sensor de imgenes fijas utilizado para ubicar y detectar los rayos con una resolucin a escala de tormenta (de 4 a 7 km) sobre una gran regin (6

42、00 600 km) de la superficie de la Tierra. El sistema puede supervisar tormentas individuales en su campo de visin durante 80 s, tiempo suficiente para estimar la velocidad de descarga del rayo. Se utiliza una combinacin de cuatro mtodos para extraer los datos del rayo de la imagen circundante. Estos

43、 mtodos exigen la capacidad de separar detalles espaciales, temporales y espectrales de tramas de imgenes consecutivas para identificar las signaturas del rayo de otras emisiones. Es necesario realizar un filtrado temporal para confirmar que la duracin de la emisin es aproximadamente la de la descar

44、ga del rayo (normalmente 400 s). Es preciso igualmente efectuar un filtrado espectral a fin de confirmar la presencia de energa en el multiplet de emisin intensa OI(1) del espectro del rayo 0,7774 m (385,9 THz). A continuacin hay que llevar a cabo un filtrado espacial con objeto de identificar la ub

45、icacin de la descarga del rayo. Rec. UIT-R RS.1804 7 En el Cuadro 4 aparece un resumen de los parmetros tcnicos de este sistema. CUADRO 4 Parmetros tcnicos de un sistema de deteccin de rayos Sistema D Campo de visin (grados) 80 80 Campo de visin instantneo (grados) 0,7 Longitudes de onda medidas (m)

46、 0,7774 Resolucin espacial (km) 5 Velocidad de transmisin de datos (kbit/s) 6 Tamao de imagen (km) 600 600 Detector 128 128 CCD 2.2 Radiometra y espectrometra La radiometra y la espectrometra son tcnicas de medicin singulares que pueden llevarse a cabo de forma individual o combinada para determinar

47、 la composicin qumica de la atmsfera (incluidos los contaminantes), los perfiles meteorolgicos, la estructura de las nubes y las caractersticas de la superficie del terreno. Estos sistemas pueden funcionar en frecuencias que van desde la gama ultravioleta (es decir, longitudes de onda 10,0 m). Esos

48、instrumentos pueden funcionar en modo de barrido transversal, de exploracin o de puntera fija con objetivos situados sobre la superficie de la Tierra as como en el limbo. Las mediciones radiomtricas normalmente se realizan a lo largo de ms de 50 bandas distintas sin filtrado estricto. Por el contrario, las mediciones espectromtricas pueden recopilar simultneamente datos de miles de bandas estrechas. La informacin vlida puede extraerse de ambas tcnicas de medicin no slo examinando los datos en las bandas individuales sino tambin evaluando los datos diferenciales obtenidos a par