Muchos profesionales del sector de la ingeniería civil no saben que es posible medir desde el espacio, y sin ningún tipo de instrumentación en tierra, deformaciones milimétricas en infraestructuras. Esto es posible gracias a la tecnología radar satelital denominada InSAR o DInSAR (Interferometría o Interferometría Diferencial de Radar de Apertura Sintética).
Compañías como Detektia son pioneras en el uso del InSAR en la monitorización de infraestructuras. Lo cierto es que esta tecnología mejora exponencialmente el control de deformaciones en obras e infraestructuras y se va a convertir en una tecnología clave en el sector de la ingeniería civil.
¿Qué es la tecnología InSAR o DInSAR?
InSAR es una técnica que se basa en el análisis de la fase de las ondas electromagnéticas emitidas por un radar embarcado en un satélite y reflejadas por la superficie terrestre. Al comparar dos o más imágenes tomadas en diferentes momentos, se puede obtener un patrón de interferencia o interferograma que muestra los cambios de posición de los puntos sobre el terreno con una precisión milimétrica. Estos cambios pueden deberse a fenómenos naturales como terremotos, volcanes, deslizamientos o a actividades humanas como obras civiles, minería o extracción de agua.
Uso del InSAR en ingeniería civil
¿Es el InSAR una tecnología creada específicamente para su uso en el control de infraestructuras y obra civil? En absoluto. La tecnología InSAR tiene múltiples aplicaciones en geodesia, geofísica, geología, medio ambiente y por supuesto también en ingeniería civil.
La tecnología InSAR permite detectar y cuantificar las deformaciones que sufren las obras o infraestructuras debido a causas naturales o antrópicas. Por ejemplo, se puede usar InSAR para monitorizar la subsidencia o el hundimiento del terreno causado por la extracción de agua o hidrocarburos, la compactación de suelos, la construcción de edificios, taludes o túneles, etc. La tecnología InSAR impacta además de forma muy positiva en el control de deformaciones en presas, puentes, viaductos, carreteras, ferrocarriles, aeropuertos, etc.
La tecnología InSAR satelital ofrece varias ventajas para el sector de la ingeniería civil, entre las que se pueden destacar las siguientes:
- Permite el monitoreo continuo de las deformaciones que afectan a presas, túneles, puentes, edificios, carreteras u otras infraestructuras, lo que ayuda a prevenir riesgos y a optimizar el mantenimiento.
- Cubre áreas muy extensas con una alta resolución espacial y temporal, sin necesidad de instalar instrumentos ni personal en el terreno. Además, al usar imágenes históricas se puede obtener información retrospectiva de las deformaciones ocurridas en el pasado.
- Proporciona una visión global y detallada de la evolución temporal y espacial de las deformaciones, lo que facilita el diagnóstico de las causas y la evaluación del impacto.
- Reduce los costes y los tiempos de medición al no requerir instalación ni mantenimiento de equipos en el terreno, ni acceso físico a las zonas de interés.
- Complementa y mejora los métodos tradicionales de medición, como los métodos topográficos o la instrumentación o sensorización in situ, al ofrecer una mayor cobertura espacial y temporal, y una mayor precisión y resolución.
Versatilidad en el control de deformación de infraestructuras
La tecnología InSAR o DInSAR satelital está al alcance de cualquier profesional o entidad interesada en el control de deformaciones en cualquier fase del ciclo de vida de una infraestructura, desde planificación y diseño hasta construcción y explotación del activo.
En fase de explotación y diseño de una infraestructura la tecnología InSAR permite conocer el comportamiento geotécnico histórico previo a la construcción. La mayoría de los proyectos de construcción de grandes infraestructuras no poseen esta información, por lo que la tecnología InSAR se convierte en una fuente de conocimiento clave. Algunos tan importantes como el diseño del trazado de una infraestructura lineal, la cimentación de la infraestructura o cualquier otro aspecto del diseño que va a condicionar tanto la correcta construcción y operación del activo como el aumento de su vida útil.
En fase de construcción, un seguimiento de la obra con InSAR permite obtener información donde no llega la instrumentación o las campañas de topografía. Esto aumenta el control de la obra, tan importante para evitar incidentes que impactan tanto en el coste de la misma como en la seguridad de las personas que trabajan en ella.
En la fase de explotación, las series temporales de deformación medidas con radar satelital mejoran radicalmente la toma de decisiones en el mantenimiento preventivo del activo, reduciendo costes y alargando su vida útil. La digitalización e integración de fuentes de información diversas, con datos satelitales y los provenientes de la obra (instrumentación, topografía…), están modificando la forma en que observamos, medimos y gestionamos las infraestructuras.
Fuentes de datos DInSAR
Existen diversas fuentes de datos abiertos y accesibles que proporcionan imágenes radar satelital con una frecuencia de adquisición constante. Una de estas fuentes de datos es el programa de observación de la Tierra Copernicus de la Unión Europea, que cuenta con los satélites Sentinel-1. Se trata de la misión SAR más relevante y con más impacto a día de hoy, desarrollada por la Agencia Espacial Europea (ESA). Sentinel-1 usa banda-C y consta de dos satélites gemelos, Sentinel-1A y Sentinel-1B, que se lanzaron en abril de 2014 y 2016, respectivamente. En diciembre de 2021 Sentinel-1B dejó de suministrar datos debido a un fallo electrónico de la fuente de alimentación. Se espera el lanzamiento de nuevos satélites Sentinel-1 en los próximos años.
También cabe destacar, dentro de las misiones con datos de libre acceso y sin coste para el usuario, NISAR (NASA-ISRO Synthetic Aperture Radar), una misión conjunta desarrollada por la NASA y la Organización de Investigación Espacial India (ISRO). NISAR será el primer radar que utilizará dos frecuencias de radar diferentes (banda L y banda S) para adquirir imágenes de alta resolución de la superficie terrestre. El lanzamiento de NISAR está previsto para principios de 2024.
Procesamiento y análisis de datos InSAR
Más allá del acceso y descarga de la información satelital, disponible para todos, el procesado de datos para su posterior aplicación en el sector de las infraestructuras es un trabajo técnicamente complejo que no está al alcance de cualquiera. Es precisamente para satisfacer esta demanda de mercado donde surgen las primeras empresas especializadas en ofrecer servicios personalizados de procesamiento y análisis de datos InSAR o DInSAR.
Una de estas empresas expertas en procesamiento de datos InSAR es Detektia, que cuenta con herramientas para analizar de forma conjunta datos DInSAR y datos tomados in situ.
Uno de los aspectos fundamentales para el cliente final es la posibilidad de disponer de una herramienta amigable para el análisis de la información. Es imprescindible disponer de una herramienta de fácil uso y que permita al cliente final abstraerse de todas las complejidades técnicas. Es decir, ofrecer una plataforma para analizar y consumir los datos finales sin necesidad de comprender todo el trabajo de procesamiento que hay detrás de los mismos. En este sentido, Detektia dispone de su propio software de gestión de infraestructuras llamado EyeRADAR en el que integran algoritmos de inteligencia artificial para generar alertas tempranas durante toda la vida útil de una infraestructura facilitando la toma de decisiones en todo su ciclo de vida.
Detektia dispone además de su propia API que facilita la integración con cualquier otro software de gestión de infraestructuras (GIS, BIM, Digital Twins …). Esto básicamente permite que el software del que pudiera estar haciendo uso el cliente final, sea el que sea, pueda integrar fácilmente la información InSAR. El uso de una API permite beneficiarse de todo el potencial de la tecnología radar satelital, métricas y alertas sin salir de la propia herramienta de gestión de la infraestructura.
No cabe duda de que nos encontramos en momentos de cambio de paradigma donde los avances tecnológicos abren camino a nuevos modelos de negocio.
La información que podemos extraer de los satélites que orbitan la tierra, combinada con los sistemas de medición y seguimiento tradicionales, va a hacer posible un control mucho más eficiente de nuestras infraestructuras.
El uso de tecnologías como la desarrollada por Detektia hace posible que constructoras u otras empresas del sector de la ingeniería civil sin conocimientos de teledetección puedan extraer información altamente valiosa. Y este es precisamente el objetivo de Detektia, democratizar la información satelital, permitir que empresas de sectores tradicionales puedan aprovechar al máximo todo el potencial de la información satelital.
Desde ingenieria.es seguiremos atentos a todos los avances y novedades que nos ofrezca esta nueva era tecnológica.
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