Movimiento del terreno

Análisis histórico InSAR: reconstruir la deformación desde 2015

JR
Ing. Jorge R. Cruz Arias
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Fotografía aérea antigua de una población y sus campos.

Un análisis histórico InSAR reconstruye cómo se movió el terreno antes de que nadie lo midiera. El archivo de Sentinel-1 arranca en 2015 y cubre casi todo el planeta, así que un activo con diez años de historia puede tener diez años de serie aunque jamás haya tenido un sensor. En Aguascalientes procesamos 269 fechas por órbita sobre 510 km² y obtuvimos −1,19 m acumulados en el periodo.

Este artículo es para quien necesita responder «desde cuándo se mueve esto» en un peritaje, una compraventa, un retroanálisis o una reclamación.

Qué es exactamente lo que se reconstruye

No es una simulación ni una extrapolación hacia atrás. Son medidas reales tomadas en su momento y procesadas ahora: el satélite fotografió la zona cada 6 a 12 días desde 2015, y esas imágenes siguen en el archivo.

El archivo es el de la misión Sentinel-1 del programa Copernicus, que adquiere sobre tierra en un modo pensado justamente para interferometría, con franjas de 250 km y paso regular [3]. Sobre Norteamérica existen además productos ya procesados de desplazamiento con píxel de 30 m, que acortan parte del camino [4].

Lo que se obtiene es una serie de desplazamiento por punto, con su velocidad media, sus cambios de ritmo y su incertidumbre. Es el mismo producto que entrega un monitoreo, con la diferencia de que se entrega una sola vez y mirando al pasado.

Conviene subrayar una consecuencia de esto que sorprende a muchos compradores: el coste de un histórico no depende de cuántos años se pidan. Las imágenes ya están tomadas y son gratuitas; lo que se paga es el procesado y la interpretación. Pedir dos años o diez cambia poco el presupuesto, y cambia mucho lo que se puede afirmar sobre la tendencia.

Lo que no se obtiene es el periodo anterior a 2015. Lo que no se fotografió entonces no existe hoy, y ninguna técnica lo recupera. Para tiempos anteriores hay que recurrir a nivelaciones históricas, fotografía aérea o archivos de otras misiones, con mucha menor resolución temporal.

Cuántas fechas hay realmente

La cifra de «desde 2015» necesita un matiz: la densidad del archivo no es constante ni igual en todas partes.

Densidad de pasadas útiles entre 2015 y 202620152018202120242026dic 2021Dos satélitesUno soloDos otra vezDensidad ilustrativa de pasadas, no un calendario real.Un hueco en la serie puede venir de la constelación, no del sitio.

Sentinel-1B dejó de emitir en diciembre de 2021, y durante varios años la misión voló con un solo satélite [1]. Con Sentinel-1C y Sentinel-1D vuelve el par [2]. En una serie larga, eso se nota como un tramo con menos fechas, y un informe honesto lo declara en vez de dejar que parezca un hueco de vigilancia.

Sobre el terreno, el número de fechas útiles depende además de la coherencia del sitio. Estos son tres casos nuestros, todos entre 2016 y 2026.

Fechas procesadas por órbita en tres análisis históricosCiudad de México: 419 fechas · Ascendente · 347 km²Ciudad de MéxicoAscendente · 347 km²419La Boquilla: 434 fechas · Presa de concretoLa BoquillaPresa de concreto434Aguascalientes: 269 fechas · Por órbita · 510 km²AguascalientesPor órbita · 510 km²269Casos de estudio de GeoAltia. Más fechas, mejor separación entre tendencia y ruido estacional.

Qué condiciona el resultado de un histórico

Tres factores deciden si una reconstrucción sale útil o pobre, y los tres se comprueban antes.

La coherencia del sitio. Superficies urbanas, roca y concreto conservan la señal durante años; la vegetación densa la pierde entre pasadas. Es el filtro que más proyectos descarta [5].

La geometría. Un activo encajado en un valle puede quedar en sombra desde una de las dos órbitas, y entonces se pierde la validación cruzada y la descomposición del movimiento.

La estabilidad del entorno. Un histórico necesita una referencia que no se mueva. En zonas de subsidencia extensa, encontrarla exige salir bastante del área de interés.

Esos tres factores no se negocian: definen lo que el archivo permite decir. Por eso la viabilidad se hace antes de presupuestar el trabajo completo, y por eso a veces la respuesta correcta es que en ese sitio el histórico no aporta lo suficiente.

Qué se puede afirmar de un periodo pasado

Tres cosas, y conviene distinguirlas.

Cuánto se movió. El desplazamiento acumulado entre dos fechas, con su incertidumbre. En Aguascalientes, −1,19 m en el foco principal; en Ciudad de México, −3,93 m.

A qué ritmo y con qué cambios. La forma de la serie: si la velocidad fue constante, si se aceleró, si hubo un salto asociado a un evento.

Desde cuándo. La fecha aproximada en que cambió el comportamiento, acotada por la resolución temporal de las pasadas.

Lo que no se puede afirmar es la causa. La serie dice qué pasó y cuándo; atribuirlo a un bombeo, a una obra o a una lluvia exige cruzarla con otros registros. Esa disciplina es la que hace que el informe aguante una revisión, como explicamos en precisión, frecuencia y límites del monitoreo InSAR.

Para qué se encarga

Peritaje y reclamaciones. La pregunta siempre es desde cuándo, y casi nunca hay instrumentación previa que la conteste.

Compraventa o aseguramiento de un activo. Saber si el terreno bajo un inmueble o una instalación lleva una década moviéndose cambia la valoración.

Retroanálisis geotécnico. Comparar el comportamiento real de una obra con el que preveía su diseño, sobre un periodo largo.

Línea base antes de instrumentar. Conocer el rango normal de velocidades del sitio antes de fijar umbrales de alarma.

Cierre y pasivos. Documentar estructuras sin vigilancia activa, como depósitos inactivos, tal y como tratamos en InSAR en presas de jales.

En los cinco casos el valor está en lo mismo: el archivo permite contestar preguntas que se formularon después de que ocurrieran los hechos, que es la situación normal cuando aparece un problema.

Hay una quinta aplicación menos evidente y muy rentable: cribar una cartera. Una empresa con veinte activos puede reconstruir el comportamiento de todos a la vez y ordenar por velocidad, en vez de decidir dónde inspeccionar por antigüedad o por intuición.

Qué cambia respecto a un monitoreo

Aunque el procesado sea el mismo, el encargo es distinto en cuatro aspectos.

Se entrega una vez. No hay actualizaciones ni avisos: es un informe cerrado sobre un periodo definido.

Mira a un periodo fijo. Eso permite elegir la ventana según la pregunta: los dos años previos a una obra, la década completa, el trimestre de un incidente.

Admite más profundidad por punto. Al no haber urgencia de entrega periódica, se puede dedicar más análisis a los puntos que importan: perfiles, comparaciones entre zonas, separación de estacionalidad.

Suele ser el paso previo. Muchos monitoreos empiezan con un histórico que fija la línea base y los umbrales, y después continúan con entregas periódicas.

La diferencia práctica, para quien paga, es que un histórico responde una pregunta concreta y se cierra, mientras que un monitoreo es un servicio que corre mientras el activo esté en operación.

Cómo se valida un histórico

Un dato del pasado no se puede comprobar volviendo a medir, así que la validación es interna y comparativa.

Entre órbitas. Las dos geometrías son adquisiciones independientes del mismo periodo. Si describen el mismo movimiento, el resultado es del terreno.

Contra GNSS. Las estaciones permanentes llevan años registrando. Comparar la serie satelital con la de una estación cubre el mismo periodo con otra técnica.

Con control a ciegas. Se ancla el mapa a una estación y se comprueba contra otra que no participó en el cálculo. En Ciudad de México esa prueba dio una diferencia del 3,7 %.

Ese procedimiento es el que convierte una reconstrucción en prueba utilizable. Sin él, un histórico es un mapa bonito sobre un periodo que ya nadie puede verificar.

Un ejemplo de lectura: diez años de un valle

En Aguascalientes la reconstrucción cubrió 510 km² con 269 fechas en cada órbita. El foco principal, al norte de la ciudad, baja a una mediana de −86 mm/año sobre 55 km², con un máximo puntual de −231 mm/año.

Ese resultado responde a tres preguntas a la vez. Cuánto: −1,19 m acumulados en el periodo. Dónde: un foco concreto con bordes definidos, no una mancha difusa. Y respecto a qué: las dos estaciones GNSS del valle, que el mapa reproduce con diferencias de pocos milímetros por año.

Para un ayuntamiento, un gestor de infraestructura o un perito, esa combinación es lo que convierte un fenómeno conocido —«la ciudad se hunde»— en un documento utilizable, con superficie, ritmo y fechas.

Qué pedir en un análisis histórico

  1. El inventario de fechas por órbita, con los huecos declarados.
  2. El periodo realmente cubierto, que puede ser menor que el solicitado.
  3. El umbral del sitio y la dispersión de los puntos de interés.
  4. La validación entre órbitas y contra una referencia externa.
  5. Las series completas en formato abierto, no solo el mapa de velocidad.
  6. Las zonas sin medida, con su máscara.

El segundo punto es el que más discusiones evita. Pedir «desde 2015» y recibir una serie que empieza en 2017 porque antes no había cobertura suficiente es una sorpresa fácil de evitar diciéndolo antes.

Preguntas frecuentes

¿Se puede reconstruir antes de 2015?

Con Sentinel-1, no. Existen archivos anteriores de otras misiones, con menos fechas y peor cobertura, y su viabilidad se estudia caso por caso.

¿Cuánto tarda un análisis histórico?

Depende de la superficie y del número de fechas. La viabilidad previa, que dice qué hay en el archivo, se resuelve en pocos días.

¿Sirve como prueba en un procedimiento?

Como medición documentada, con método, validación y error declarado, sí. Su interpretación legal corresponde a otros.

¿Qué pasa si el activo estaba en obra durante el periodo?

La coherencia se pierde mientras la superficie cambia. La serie se interrumpe y se retoma cuando la superficie vuelve a ser estable.

¿Se puede continuar el histórico como monitoreo?

Sí, y es lo habitual: el histórico es la línea base y las entregas posteriores lo continúan. Las variables de precio están en qué determina el precio de un estudio InSAR.

Un histórico no adivina el pasado: lo mide con imágenes que ya estaban tomadas. Cuántas fechas existen sobre su activo y qué umbral permiten se comprueba antes de cotizar, en el análisis histórico de deformación.


Fuentes

  1. ESA. Mission ends for Copernicus Sentinel-1B satellite, 2022.
  2. ESA. ESOC shines with Sentinel-1D operations, 2025.
  3. ESA. Sentinel-1 SAR User Guide: Interferometric Wide Swath.
  4. NASA Earthdata. OPERA Surface Displacement from Sentinel-1 (DISP-S1), versión 1.
  5. Crosetto, M., Monserrat, O., Cuevas-González, M., Devanthéry, N. y Crippa, B. (2016). Persistent Scatterer Interferometry: A review. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 115, 78–89.

Imagen de portada: Aerial view of Albion, Washington, circa 1950 (dominio público), recortada y tratada.

Autor

Ing. Jorge R. Cruz Arias

Ingeniero geofísico. Especialista en programación geoespacial y Python.

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