Monitoreo de cambios en una mina utilizando datos de Capella y ENVI SARscape

Publicado el 13 noviembre, 2024

A la hora de seleccionar datos geoespaciales para un proyecto, hay numerosos factores a tener en cuenta. Cada proyecto tiene necesidades únicas y el tipo de datos elegidos puede afectar significativamente el resultado. En este blog, no abordaré todos los aspectos, pero quiero destacar el uso de los datos de Capella Space para una aplicación específica: la minería a cielo abierto.

Para este proyecto en particular, los datos del radar de apertura sintética (SAR), como los producidos por Capella, son perfectos. Los datos SAR son especialmente adecuados para monitorear los cambios en el terreno y seguir los movimientos con una precisión excepcional, incluso en condiciones difíciles.

Los datos SAR de Capella tienen una buena resolución espacial de hasta 25 cm y una cobertura temporal constante con tasas de revisita cada 2 a 4 horas. Los datos de alta resolución de Capella se pueden utilizar para detectar incluso los cambios más pequeños en la topografía y el movimiento de materiales, capturando detalles intrincados que otros sensores podrían pasar por alto. Esta distinción es fundamental cuando se monitorean entornos dinámicos como los sitios mineros, donde comprender cambios minúsculos puede marcar una gran diferencia en la planificación operativa y la gestión de riesgos.

Para contextualizar, a continuación se muestran dos imágenes SAR del mismo lugar en la mina de hierro West Angelas en Australia Occidental. La de la izquierda fue captada con Sentinel-1, la de la derecha con Capella.

El nivel de detalle de los datos de Capella abre nuevos casos de uso para los datos SAR.

En este artículo repasaré varios métodos para detectar y analizar los cambios que se han producido a lo largo de aproximadamente una semana en la mina de West Angelas.

Revele cambios ocultos con detección de cambios de coherencia

Los datos SAR en su formato original pueden resultar difíciles de interpretar. Consideremos dos conjuntos de datos SAR de Capella de un yacimiento minero, capturados el 28 de julio y el 5 de agosto de 2024.

Detectar las diferencias entre las dos imágenes de forma manual es difícil. Sin embargo, al realizar la detección de cambios de coherencia (CCD) en ENVI SARscape, estos conjuntos de datos se pueden comparar sistemáticamente y generar un nuevo mapa que muestra la coherencia (igualdad) desde oscuro (poca o ninguna coherencia) hasta brillante (coherencia alta/total). El resultado de la CCD de estos dos conjuntos de datos se muestra a continuación:

Las áreas oscuras en la CCD indican cambios potenciales, como excavación o movimiento de vehículos, desde la primera captura de datos hasta la segunda. Sin embargo, debido al ángulo fuera del nadir del sensor SAR y la topografía de la mina, los cambios abruptos de elevación pueden crear sombras de radar que aparecen negras y pueden ser engañosas. Si bien la CCD simplifica las comparaciones visuales, no explica completamente la causa de los cambios ni diferencia las sombras de radar de las áreas reales de baja coherencia. ENVI SARscape tiene un cálculo de sombras; sin embargo, para este sitio, no pudimos encontrar un DEM con una resolución espacial lo suficientemente alta como para producir un mapa de sombras.

Visualización mejorada con el flujo de trabajo ILU RGB

El flujo de trabajo ILU RGB en ENVI SARscape mejora los datos de coherencia al integrar valores de amplitud en una imagen compuesta de rojo, verde y azul. Al analizar los datos SAR, la amplitud se utiliza para medir la intensidad de las señales de radar reflejadas desde la superficie de la Tierra. Esta medida varía según el tipo de superficie: el terreno rocoso produce una alta retrodispersión debido a su textura rugosa, mientras que las superficies más lisas, como el agua, producen una retrodispersión débil. Al incorporar la amplitud en una imagen compuesta de rojo, verde y azul, el flujo de trabajo ILU permite una visualización más completa de las características de la superficie, lo que mejora la interpretación de los cambios a lo largo del tiempo.

El flujo de trabajo ENVI SARscape asigna coherencia (igualdad) al rojo, el promedio de amplitud es asignado al verde (sin cambio de amplitud), y la variación de amplitud es asignada al azul (un cambio en la amplitud), creando el siguiente resultado:

Las áreas marrones (una mezcla de rojo y verde), que dominan la imagen, muestran una alta coherencia y pocos cambios en la amplitud, lo que indica estabilidad. Las áreas azules resaltan los cambios en la amplitud y la coherencia, lo que sugiere actividad reciente o movimiento de material. Por ejemplo, las líneas azules en las pilas de almacenamiento indican nuevos depósitos de material, mientras que el tono marrón rojizo en las pilas no muestra cambios. Las rayas verdes en el lado norte de todos los pozos de la mina probablemente se deban al ángulo del sensor y a la topografía del pozo, en lugar de a cambios reales en la superficie.

En la imagen de arriba, observe la esquina suroeste del conjunto de datos, donde un tono azul prominente revela trabajos de excavación recientes.

En la imagen de arriba, las líneas verdes en el lado norte de los pozos de la mina probablemente no representan las características reales del suelo.

Transforme los datos en información útil

La resolución espacial de las nuevas constelaciones de satélites SAR, como las de Capella, permite extraer información valiosa sobre los cambios que se han producido. Cuando estos datos se analizan con ENVI SARscape, se pueden lograr altos niveles de precisión para monitorear los sitios de almacenamiento, identificar la actividad de excavación, evaluar los cambios topográficos y mucho más. Esta capacidad es fundamental para las organizaciones que desean optimizar las operaciones, gestionar el riesgo de manera eficaz y tomar decisiones más informadas basadas en información precisa y oportuna.

Drew Baustian

JP Metcalf

NV5