La NASA, a través de distintos programas, desarrolla proyectos que buscan transformar la observación satelital en información práctica para la gestión del territorio, los recursos naturales y las infraestructuras. En este post vamos a centrarnos en OPERA (Observational Products for End-Users from Remote Sensing Analysis), una iniciativa que produce datos listos para el análisis a partir de imágenes ópticas y de radar.
A lo largo del artículo, analizaremos en qué consiste este proyecto, qué actores participan en su desarrollo y cómo sus productos pueden ser aplicados en diferentes ámbitos, destacando aquellos con mayor relevancia en la ingenería civil y/o geotecnia.
¿Qué es OPERA DISP?
OPERA (Observational Products for End-Users from Remote Sensing Analysis) es un proyecto de la NASA dirigido por el Jet Propulsion Laboratory (JPL) que comenzó en abril de 2021.
El objetivo principal es generar productos de datos a nivel de análisis (Analysis-Ready Data) a partir de observaciones satelitales ópticas y de radar, para responder a necesidades de agencias gubernamentales de EE. UU. identificadas por el grupo NASA Satellite Needs Working Group (SNWG).
OPERA de la NASA genera productos de datos listos para análisis a partir de imágenes satelitales ópticas y radar, apoyando a agencias gubernamentales y colaborando con centros de investigación y universidades.
El proyecto está gestionado por JPL (Caltech) en colaboración con otros centros de NASA (como Goddard Space Flight Center), el Servicio Geológico de EE. UU. (USGS) y universidades. Por ejemplo, la Universidad de Maryland (laboratorio GLAD de Matt Hansen) colaboró en el desarrollo de algoritmos de detección de cambios, y científicos del USGS aportaron expertise en detección de agua superficial.
OPERA fue creado para proporcionar productos derivados de sensores remotos que faciliten el monitoreo ambiental y la respuesta a desastres. En particular, se identificaron tres grandes tipos de productos de nivel 3 (derivados finales) enfocados en:
- Extensión dinámica de agua superficial: cartografía agua superficial casi en tiempo real (30 m de resolución) combinando imágenes ópticas y radar para gestión hídrica, emergencias y estudios ambientales.
- Alteración de la superficie terrestre: detecta cambios abruptos en la superficie terrestre (deforestación, incendios, sequías, deslizamientos) con resolución de 30 m y alertas casi en tiempo real a escala global.
- Desplazamiento o movimiento de la superficie terrestre: monitoriza desplazamientos y deformaciones superficiales.
Estos productos integran datos de satélites de radar de apertura sintética (SAR) y de satélites ópticos para ofrecer información útil a usuarios finales, por ejemplo en la gestión de recursos hídricos, seguimiento de cambios en ecosistemas, y control de riesgos geológicos (hundimientos, terremotos, deslizamientos).
Dos de los productos de OPERA son de cobertura casi global (“near-global”), abarcando prácticamente todos los continentes excepto la Antártida.
El tercer producto, enfocado en deformación del terreno, cubre Norteamérica (“North America”), definido como Estados Unidos (incluidos territorios de EE. UU.), Canadá hasta ~200 km de la frontera estadounidense, México y el resto de países continentales hasta Panamá.
Los productos de OPERA combinan datos ópticos y radar para ofrecer información sobre recursos hídricos, ecosistemas y riesgos geológicos, con cobertura casi global o continental según el producto, apoyando múltiples aplicaciones a gran escala. OPERA entrega datos a escala continental y global para un amplio rango de aplicaciones
A continuación, se describen brevemente estos tres productos de OPERA y sus características más importantes. Una vez descritos los tres productos nos centraremos y profundizaremos en el producto que más nos interesa a Detektia, el producto de desplazamientos del terreno, denominado DISP dentro del proyecto OPERA.
¿Cuáles son los principales productos de OPERA?
Los productos de nivel 3 de OPERA son datos derivados listos para usar por usuarios finales, generados a partir de combinaciones de datos satelitales ópticos y SAR. Como hemos comentado, actualmente son tres suites de productos principales:
DSWx: extensión dinámica de agua superficial
El producto DSWx (Dynamic Surface Water Extent) de OPERA permite cartografiar con gran frecuencia y a 30 m de resolución la extensión del agua superficial —lagos, ríos, humedales e inundaciones—, ofreciendo datos casi en tiempo real para la gestión de recursos hídricos, respuesta a emergencias y estudios ambientales.
Se nutre tanto de imágenes ópticas (Landsat 8/9 y Sentinel-2 a través del producto Harmonized Landsat and Sentinel-2) como de SAR (Sentinel-1 y, próximamente, NISAR), lo que asegura una cobertura casi global, incluso en zonas con nubosidad persistente.
Cada pixel se actualiza en promedio cada 2–4 días, alcanzando en muchas regiones una cadencia casi diaria.
DSWx monitorea lagos, ríos, humedales e inundaciones casi en tiempo real con resolución de 30 m, combinando datos ópticos y radar para ofrecer cobertura global y actualizaciones frecuentes.
El algoritmo combina índices espectrales y técnicas radar para diferenciar agua de suelo y vegetación, incorporando además capas auxiliares como probabilidad, nubes o DEM.
DSWx se lanzó en 2023 en su versión óptica y se ampliará con radar en los próximos meses.
DIST: alteración de la superficie terrestre
El producto DIST de OPERA detecta alteraciones y cambios en la superficie terrestre, principalmente pérdidas de vegetación u otros cambios abruptos que se desvían de lo habitual, generando alertas casi en tiempo real a escala global.
Se basa en la serie óptica Harmonized Landsat and Sentinel-2 con una resolución de 30 m y actualizaciones cada 2 a 4 días, lo que permite identificar desde deforestación, incendios, expansión agrícola o urbana, hasta sequías, deslizamientos o plagas.
El sistema DIST-ALERT compara cada nueva imagen con una línea base de tres años para discriminar cambios reales frente a variaciones estacionales, y es capaz de actualizar una alerta en apenas seis horas tras recibir una nueva escena.
DIST detecta cambios abruptos en la superficie terrestre casi en tiempo real, desde deforestación e incendios hasta sequías y deslizamientos, con resolución de 30 m y cobertura global, facilitando la gestión ambiental y alertas tempranas.
A esto se suma un producto anual, DIST-ANN, que consolida todas las perturbaciones confirmadas del año. Su cobertura es prácticamente global (excepto la Antártida) y su disponibilidad ya ha sido integrada en plataformas como Global Forest Watch, facilitando el monitoreo ambiental y la gestión de riesgos en todo tipo de ecosistemas.
DISP: desplazamiento superficial
Y por último el producto de desplazamiento y deformación superficial, denominado DISP dentro del proyecto OPERA, y que ha motivado este post en nuestro blog.
Debido a su importancia y al impacto en sectores como el de la ingeniería civil vamos a analizarlo en profundidad en el siguiente apartado.
DISP monitorea desplazamientos y deformaciones superficiales, proporcionando información clave para la ingeniería civil y la gestión de infraestructuras. Lo analizamos más en detalle a continuación.
Todo sobre el producto DISP de OPERA
DISP nos ofrece deformaciones del terreno a escala continental.
Se trata de un producto comparable al European Ground Motion Service (EGMS) por su impacto, extensión y cobertura. Incluso tiene aspectos, como la frecuencia de actualización, que mejoran al EGMS.
El producto DISP proporciona información sobre la evolución de la deformación de la superficie terrestre utilizando interferometría radar (InSAR) a lo largo del tiempo.
Está enfocado inicialmente en la región de Norteamérica (como se definió, incluyendo EE. UU., sur de Canadá y Centroamérica hasta Panamá), por tanto, entrega mediciones de deformación del terreno a escala continental.
DISP mide deformaciones del terreno a escala continental en Norteamérica, detectando movimientos sutiles o abruptos por causas naturales o humanas, con alta resolución y actualizaciones periódicas.
El objetivo es detectar y cuantificar movimientos sutiles o abruptos del suelo debidos a causas naturales o antropogénicas, como hundimientos (subsidencia) por extracción de agua/subsuelo, deformación tectónica asociada a terremotos o fallas activas, levantamiento o subsidencia volcánica, deslizamientos de tierra, e incluso deformación por cargas de infraestructura o procesos mineros.
En definitiva, este producto ofrece una vista integrada de los cambios en la elevación del terreno con alta resolución espacial y actualización periódica.
Detektia es una empresa tecnológica especializada en tecnología satelital InSAR que ofrece soluciones para identificar y cuantificar la subsidencia del terreno. Podemos ayudarte a monitorizar:
Satélites y datos de entrada de DISP
Para generar DISP, OPERA emplea datos InSAR de radar Sentinel-1 (satélites Sentinel-1A y 1B) y en el futuro incorporará también datos de NISAR.
Sentinel-1 provee imágenes SAR en banda C (~5.4 GHz) con modo IW (Interferometric Wide swath) y revisitar de 6 días (con dos satélites, antes de la pérdida de S1B en 2021) o 12 días (con solo S1A activo actualmente).
OPERA utiliza los productos SLC (Single Look Complex) coregistrados de Sentinel-1 (ver sección de nivel 2 más abajo) como insumo fundamental. Es decir, las imágenes complejas de radar, ya alineadas a una grilla común, se procesan en serie temporal para extraer la fase interferométrica correspondiente a desplazamientos del terreno.
DISP se genera a partir de datos InSAR de Sentinel-1 y, próximamente, NISAR, procesando series temporales de radar para medir desplazamientos del terreno con alta precisión y cobertura mejorada.
NISAR (que será L-band, ~1.2 GHz) complementará la serie temporal a partir de 2025, permitiendo mejor coherencia en zonas con vegetación y ampliando potencialmente la cobertura temporal y espacial de los productos (posiblemente más allá de Norteamérica, si recursos lo permiten).
Los productos de desplazamiento derivados específicamente de Sentinel-1 se designan DISP-S1, mientras que los futuros con NISAR serán DISP-NI.
Cobertura geográfica
La cobertura de este producto es Norteamérica en un sentido amplio: abarca todo el territorio de Estados Unidos (continental y territorios insulares), Canadá (áreas dentro de hasta 200 km de la frontera con EE. UU.), México, América Central hasta Panamá.
Esta zona coincide con los requerimientos prioritarios identificados inicialmente por agencias de EE. UU. a través del SNWG para monitorear infraestructura crítica, riesgos geológicos y recursos en el país y región cercana.
DISP cubre Norteamérica y Centroamérica hasta Panamá, incluyendo EE. UU. (continental e insular), Canadá (~200 km de la frontera), México y trayectorias Sentinel‑1 para monitoreo de infraestructura y riesgos geológicos.
Dentro de esta región, se generan productos de desplazamiento para todas las trayectorias de Sentinel-1 disponibles (incluyendo Alaska, Hawaii, Puerto Rico, etc., que están dentro de EE. UU. y territorios).
Resolución espacial
La resolución espacial es de 30 m. Aunque las imágenes Single Look Complex (SLC) originales de Sentinel-1 tienen resolución nominal de 10 m aproximadamente (rangos de unos 5 × 20 m antes de multilooking), en el producto final de desplazamiento OPERA opta por un gridding a 30 m en coordenadas UTM.
Esto permite reducir el ruido y volumen de datos, y facilitar la integración con otros productos OPERA que usan 30 m (como DSWx, DIST).
DISP tiene resolución de 30 m, optimizada para reducir ruido y facilitar integración con otros productos OPERA, mientras cada pixel representa desplazamiento acumulado o velocidad del terreno.
En esencia, cada pixel de 30 m en DISP contiene la estimación del desplazamiento acumulado (o velocidad) correspondiente a esa zona. Aun con 30 m, se pueden captar deformaciones localizadas (p. ej. subsidencia sobre pozos) siempre que cubran varios píxeles.
Frecuencia temporal (actualización)
La frecuencia de actualización coincidente con las pasadas de Sentinel-1, típicamente cada 6 a 12 días, dependiendo si es cubierto por una única trayectoria o dos satélites.
En regiones con cobertura de ambos ascendente y descendente, habrá dos observaciones de línea de vista diferentes en cada ciclo.
OPERA genera un producto de desplazamiento por cada nueva adquisición significativa en la serie temporal. Es decir, a medida que llega una imagen SLC nueva, se integra en el procesamiento InSAR temporal y se produce una actualización.
La serie temporal histórica se remonta a mediados de 2016 (cuando Sentinel-1 cubrió por completo EE. UU.) y de ahí en adelante.
DISP se actualiza cada 6‑12 días según la cobertura de Sentinel‑1, integrando cada nueva imagen en la serie temporal desde 2016, para analizar tanto tendencias históricas como eventos recientes.
De esta forma, OPERA planea entregar un conjunto de productos de desplazamiento desde 2016 hasta la fecha presente, permitiendo a los usuarios analizar tendencias de largo plazo y también nuevos eventos poco después de ocurridos. En concreto, en la versión 1 de DISP-S1, las entradas abarcan julio de 2016 hasta 2025, y la colección se irá ampliando en adelante con cada nueva imagen (al ritmo de 6-12 días por región).
Algoritmo y metodología empleada
El producto DISP se obtiene mediante análisis de series temporales InSAR avanzado, utilizando un enfoque híbrido que combina técnicas de Persistent Scatterers (PS) y Distributed Scatterers (DS).
El procesamiento identifica tanto dispersores persistentes (píxeles con retrodispersión muy coherente a lo largo del tiempo, típicamente edificios, rocas expuestas, etc.) como dispersores distribuidos (superficies naturales que, al promediar muchos píxeles, mantienen cierta coherencia estadística, e.g. suelos o vegetación homogénea) para extraer señales de deformación minimizando el ruido.
DISP utiliza análisis InSAR híbrido combinando dispersores persistentes y distribuidos, generando series temporales de desplazamiento en la línea de vista del radar con mínima interferencia y ruido.
El resultado para cada trayectoria es una serie temporal de desplazamientos en la dirección de línea de vista (LOS) del radar. Los productos DISP normalmente expresan la deformación acumulada o la velocidad de deformación.
Aplicaciones
El producto de desplazamiento superficial es especialmente valioso en ingeniería civil y geotecnia, así como en geofísica y gestión de riesgos.
Gracias a este producto, se permite identificar zonas de subsidencia urbana o agrícola (por extracción de agua subterránea, minería, compactación de suelos) y monitorear la estabilidad de infraestructuras civiles (carreteras, puentes, diques, presas, edificios) detectando asentamientos diferenciales.
Permite igualmente vigilar áreas costeras o deltas sujetas a hundimiento, mapear deformación en zonas sísmicas para entender fallas activas y cuantificar deformación intersísmica o co-sísmica tras un terremoto, seguir la inflación/deflación de volcanes para alerta temprana de erupciones, y detectar deslizamientos de tierra activos o potenciales (movimientos precursores).
DISP es clave en ingeniería, geotecnia y gestión de riesgos, permitiendo monitorear subsidencia, estabilidad de infraestructuras, actividad sísmica y volcánica, y detectar deslizamientos, apoyando decisiones de mitigación y planificación.
Organismos como USGS, departamentos de transporte, agencias de gestión del agua y protección civil pueden integrar estos datos para la toma de decisiones y priorización de obras mitigación.
Por ejemplo, con DISP se podrían delimitar cuencas donde el terreno se hunde varios milímetros al año por sobreexplotación acuífera, o detectar que un sector de una ciudad está experimentando subsidencia acelerada indicando riesgo para estructuras.
Disponibilidad temporal
El producto DISP-S1 (Sentinel-1) ya está disponible para que los usuarios puedan acceder a la versión 1 del producto L3_DISP-S1 en una parte importante de EEUU, todo México y Centroamérica.
Una vez NISAR esté operativo (lanzamiento previsto en 2025), se añadirá el producto DISP-NI para complementar la detección de deformación (especialmente en áreas con vegetación densa gracias a la mayor longitud de onda).
DISP-S1 ya está disponible para gran parte de Norteamérica y Centroamérica, y en 2025 DISP-NI incorporará datos de NISAR para mejorar la detección en áreas con vegetación y potencialmente ampliar la cobertura geográfica.
No se descarta que a futuro se amplíe la cobertura geográfica aprovechando NISAR (posiblemente hacia cobertura casi global), pero inicialmente el foco es Norteamérica debido a los requerimientos originales del proyecto.
Acceso a los datos, cómo descargar datos DISP
Los productos DISP se distribuyen a través del Alaska Satellite Facility DAAC (ASF DAAC). Esto incluye acceso mediante la interfaz ASF Vertex de búsqueda y descarga, así como mediante el AWS S3 (bucket público de ASF).
También es posible descargar toda la información de OPERA utilizando la herramienta web NASA Earthdata Search, que es un buscador general de colecciones de Earth Science de NASA.
El siguiente video compartido en el canal @NASAEarthdata de YouTube ofrece una guía paso a paso sobre cómo utilizar la plataforma ASF Vertex para buscar y descargar datos de desplazamiento superficial DISP de OPERA.
Bibliografía y enlaces de interés
- Visor OPERA-DISP: https://displacement.asf.alaska.edu/#/?dispOverview=VEL.
- Observational Products for End-Users from Remote Sensing Analysis (OPERA): https://asf.alaska.edu/datasets/daac/opera/.
- OPERA Surface Displacement from Sentinel-1 validated product (Version 1): https://registry.opendata.aws/nasa-operal3disp-s1v1/.
