DESAFÍO

Datos de Reflectancia de Landsat: Al Instante y al Alcance de Tu Mano

Las misiones Landsat han proporcionado el conjunto de datos continuo más largo de mediciones remotas de la superficie terrestre. Comparar las mediciones espectrales terrestres con los datos de Reflectancia de Superficie (SR) de Landsat recolectados al mismo tiempo puede facilitar el aprendizaje experiencial, fomentar la exploración científica con datos satelitales, desarrollar habilidades de pensamiento interdisciplinario y espacial, y empoderar a las personas para convertirse en ciudadanos globales informados. Pero para comparar las mediciones en tierra con los datos de Landsat, necesitas saber cuándo pasará Landsat sobre un área terrestre específica y luego poder acceder a los datos de Landsat recopilados en ese lugar y momento. Esta tarea especializada y laboriosa aún no se ha integrado en una única aplicación cohesiva. Tu desafío es desarrollar una aplicación web que apoye la comparación de observaciones terrestres con datos de Landsat, permitiendo a los usuarios definir una ubicación objetivo, recibir notificaciones cuando Landsat pase sobre esa ubicación y luego acceder y mostrar los datos SR de Landsat correspondientes.

Contexto

El Programa Landsat, administrado por la NASA y el Servicio Geológico de Estados Unidos, ha mejorado nuestra comprensión de los sistemas terrestres, ha ayudado a monitorear el cambio ambiental y ha permitido tomar decisiones fundamentadas sobre los recursos naturales de nuestro planeta. El archivo de datos de Landsat proporciona el registro continuo más largo de mediciones multiespectrales, altamente calibradas y de resolución espacial media (15 ⎼ 100 m) de la superficie terrestre de la Tierra. Las dos misiones más recientes, Landsat 8 (lanzada en 2013) y Landsat 9 (lanzada en 2021), brindan en conjunto una cobertura completa de la superficie terrestre de la Tierra cada ocho días. Los datos gratuitos y abiertos de Landsat ofrecen más de cincuenta años de observaciones satelitales de la Tierra para involucrar al público y permitirle aprender cómo está cambiando la Tierra. Por ejemplo, los estudiantes pueden comparar los datos de Landsat con mediciones espectrales terrestres a partir de herramientas educativas de bajo costo que ellos mismos construyen (por ejemplo, el espectrómetro STELLA de Educación en Ciencia y Tecnología para la Evaluación de la Tierra y la Vida ). La comparación de las mediciones terrestres con los datos de Landsat puede ayudar a los estudiantes a conectar las observaciones satelitales con el paisaje, mejorar la educación en teledetección y cultivar una comprensión de la validación de datos. La validación es el proceso de evaluar la precisión de los datos derivados de satélites a través de comparaciones con datos de referencia terrestres. Esta práctica garantiza que las mediciones recopiladas por sensores espaciales representen con precisión lo que está sucediendo en el terreno. La validación es un componente esencial de cualquier programa de observación de la Tierra, ya que permite la verificación independiente de las mediciones físicas. Para comparar los datos espectrales terrestres con los datos de Landsat, es necesario saber cuándo pasará Landsat sobre una determinada zona terrestre. Una aplicación que notifique a los usuarios cuándo pasará Landsat sobre una zona designada y les permita descargar los datos espectrales de Landsat correspondientes puede inspirar actividades de aprendizaje experiencial para alentar la exploración científica, fomentar las habilidades de pensamiento interdisciplinario y espacial y empoderar a las personas para que se conviertan en ciudadanos globales informados. Si bien una aplicación de este tipo podría servir principalmente como herramienta educativa, también podría ayudar a científicos, científicos ciudadanos y administradores de tierras. Por ejemplo, podría facilitar la adquisición de mediciones Landsat SR casi en tiempo real, a las que otros usuarios de datos Landsat podrían acceder, descargar y aplicar. Además, esta aplicación podría ayudar a los científicos en la recopilación de datos de referencia terrestre para una mayor validación de los datos Landsat.

Objetivos

Tu desafío es desarrollar una aplicación web fácil de usar que admita la comparación de observaciones terrestres con datos Landsat, permitiendo a los usuarios definir una ubicación objetivo, recibir notificaciones cuando Landsat pase sobre esa ubicación y luego acceder y visualizar los datos Landsat SR correspondientes.

Piensa en cómo tu herramienta puede:

1. Permitir a los usuarios definir la ubicación de destino. ¿Deberán especificar el nombre del lugar, la latitud y la longitud, o seleccionar una ubicación en un mapa?
2. Determinar cuándo un satélite Landsat pasa sobre la ubicación objetivo definida.
3. Permitir a los usuarios seleccionar el tiempo de entrega apropiado para las notificaciones sobre el tiempo de paso elevado y el método de notificación.
4. Muestra una cuadrícula de 3x3 que incluye un total de 9 píxeles Landsat centrados en la ubicación definida por el usuario (píxel de destino).
5. Determine qué escena Landsat contiene el píxel objetivo utilizando el Sistema de Referencia Mundial-2 (WRS-2) y muestre la extensión de la escena Landsat en un mapa.
6. Permitir a los usuarios establecer un umbral para la cobertura de nubes (por ejemplo, solo devolver datos con menos del 15 % de cobertura de nubes terrestres).
7. Permitir a los usuarios especificar si desean tener acceso únicamente a la adquisición más reciente de Landsat o a adquisiciones que abarquen un período de tiempo particular.
8. Adquirir metadatos de la escena, como satélite de adquisición, fecha, hora, latitud/longitud, ruta y fila del Sistema de Referencia Mundial, porcentaje de cobertura de nubes y calidad de la imagen.
9. Acceda y adquiera valores de datos Landsat SR (y posiblemente muestre los datos de temperatura de la superficie de las bandas infrarrojas térmicas) para el píxel objetivo aprovechando los catálogos de datos de la nube y las aplicaciones existentes.
10. Muestra un gráfico de los datos Landsat SR a lo largo del espectro (es decir, la firma espectral) además de los metadatos de la escena.
11. Permitir a los usuarios descargar o compartir datos en un formato útil (por ejemplo, csv).

Estas son solo algunas de las funciones que puede realizar tu herramienta. ¡Siéntete libre de ser creativo y agregar funcionalidades ampliadas para crear una aplicación aún más efectiva e integrada!

Sugerencias a tener en cuenta

Puedes (aunque no estás obligado a) considerar lo siguiente:

• Uso y accesibilidad: piensa en cómo garantizar que tu aplicación pueda optimizarse y responder a dispositivos móviles. No olvides tener en cuenta los tiempos de carga y cumplir con los requisitos básicos de cumplimiento de la sección 508.
• Selección de ubicación: tu herramienta podría permitir a los usuarios seleccionar una ubicación de destino en función de su ubicación actual o seleccionar varias ubicaciones antes de ir al campo donde el servicio de telefonía celular podría ser débil o inexistente.
• Ubicación de destino: la ubicación de destino representa la ubicación del píxel de destino establecido por el usuario. Tu herramienta podría incluir un mapa base de referencia (consulte los Recursos de mapeo que se enumeran en Recursos) y permitir que el usuario defina la ubicación de destino ingresando la latitud y la longitud, el nombre del lugar o colocando un marcador en un mapa. Ve el ejemplo a continuación.
• Ubicación de mapeo con píxel objetivo: como se muestra en la imagen de ejemplo a continuación, tu herramienta podría mostrar:
  • el píxel de destino dentro de un mapa de cuadrícula de referencia de 3x3 píxeles que rodea el píxel de destino.
  • Los metadatos de la escena Landsat.
  • Los datos SR en forma gráfica.
• Extensión de escena Landsat (WRS-2): cada escena Landsat mide 185 kilómetros (115 millas) por 180 km (112 millas) y está organizada en rutas y filas según el Sistema de Referencia Mundial-2 (WRS-2). Las rutas se separan en filas según las líneas de latitud a medida que los satélites Landsat se mueven a lo largo de una ruta casi vertical de polo a polo en un paso descendente (durante el día). La herramienta de adquisición Landsat del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) (consulta los Recursos de seguimiento por satélite en Recursos) muestra el calendario de adquisiciones Landsat y las adquisiciones Landsat pendientes y proporciona una opción para convertir las rutas y filas WRS en puntos de latitud y longitud.
• Adquisiciones de Landsat: Landsat 8 y Landsat 9 orbitan la Tierra a una altitud de 705 kilómetros (438 millas). Cada satélite realiza una órbita completa cada 99 minutos, completa aproximadamente 14 órbitas completas cada día, cruza el ecuador a las 10:00 am ± 15 minutos (hora local promedio) y cruza cada punto de la Tierra una vez cada 16 días. Las mediciones combinadas de Landsat 8 y 9 permiten repetir las mediciones en la misma ubicación cada 8 días.
• Tiempos de procesamiento de datos: Piensa en cómo tu aplicación puede combinar la capacidad de las herramientas de adquisición de Landsat con las herramientas de procesamiento de datos para derivar valores SR para ubicaciones objetivo definidas. Las escenas Landsat 8 y Landsat 9 de nivel 1 recién adquiridas están disponibles para su descarga generalmente menos de 12 horas después de la adquisición de datos. Los productos SR de nivel 2 del USGS están disponibles dentro de los 3 días para Landsat 9 y dentro de los 4 a 11 días para Landsat 8. Para obtener más información, puedes acceder a la línea de tiempo de la segunda generación de la colección Landsat (ver Recursos).
• Funcionalidad adicional: Harmonized Landsat Sentinel-2 (ver Recursos): una aplicación más robusta podría permitir a los usuarios adquirir datos Sentinel-2 de la ESA. La armonización de los datos Landsat y Sentinel-2 es de suma importancia para la comunidad científica. El proyecto Harmonized Landsat Sentinel-2 (HLS) proporciona datos de reflectancia de superficie (SR) consistentes del Operational Land Imager (OLI) a bordo de los satélites conjuntos NASA/USGS Landsat 8 y Landsat 9 y del Multi-Spectral Instrument (MSI) a bordo de los satélites Copernicus Sentinel-2A y Sentinel-2B de Europa. Las mediciones combinadas permiten realizar observaciones globales de la tierra cada 2 o 3 días con una resolución espacial de 30 metros (m). Los productos HLSS30 y HLSL30 están cuadriculados con la misma resolución y mosaico del Sistema de Referencia de Cuadrícula Militar (MGRS) y son "apilables" para el análisis de series temporales.