Y aunque la tecnología de detección remota está mejorando rápidamente, no cualquier satélite puede capturar la calidad de las imágenes necesarias para decidir con precisión dónde buscar de cerca los depósitos de mineral de cobre, zinc u otros minerales. A pesar de la reciente proliferación de la tecnología satelital, solo hay un puñado de satélites con la calidad técnica, la resolución terrestre y el rango espectral útiles para los geólogos de exploración.

 “Muy pocos de los satélites que orbitan actualmente la tierra pueden medir características de rocas, minerales, suelos y vegetación a la escala de interés requerida por las industrias minera y petrolera”, dijo Dan Taranik, Director Gerente de Exploration Mapping Group, Inc. en Las Vegas, Nevada. Taranik debería saberlo. Tiene más de 30 años de experiencia en las industrias minera y petrolera. Su empresa se especializa en proporcionar servicios de percepción remota a empresas de recursos naturales en todo el mundo, a menudo entregando productos terminados a los clientes que utilizan el software de Esri en formatos como paquetes de mapas.

“La gran mayoría de los satélites que se lanzan hoy en día, conocidos como 'smallsats', son simples plataformas rojas, verdes, azules y de infrarrojo cercano que carecen de la capacidad de mapear minerales específicos de arcilla y hierro que son clave para descubrir nuevos recursos minerales e hidrocarburos”, él dijo. "Los Smallsats están bien para capturar imágenes en color sobre un área, pero no están a la altura de la tarea de detectar los minerales específicos asociados con depósitos de cobre, oro y diamantes o las señales de estrés de la vegetación en plantas y árboles individuales".

La compañía de Taranik utiliza principalmente WorldView, Radiómetro de Emisión y Reflexión Térmica Avanzada en el Espacio (ASTER), Sentinel y otros instrumentos superespecterales de grado industrial con 15 o más bandas espectrales de alta resolución para capturar imágenes.

La teledetección se ha utilizado durante muchos años para explorar minerales. Inicialmente, se realizaron estudios aéreos para capturar imágenes de un área donde se encontraba un mineral conocido en cantidades sustanciales. Estas imágenes se compararían con las de otros lugares que tienen afloramientos expuestos similares. Los analistas de imágenes examinarían los dos conjuntos de fotografías y tratarían de determinar la probabilidad de que la nueva área también contenga el mismo mineral antes de enviar equipos de expedición para explorar y evaluar más el área.

En la era posterior a la Segunda Guerra Mundial, la tecnología de sensores satelitales evolucionó para incluir cámaras de radar e infrarrojas. Estos nuevos sensores tenían ventajas sobre la fotografía aérea convencional debido a su capacidad para ver a través de la capa de nubes e incluso detectar camuflaje. Sin embargo, los analistas de teledetección que trabajaban con estas nuevas fuentes de imágenes satelitales, aún confiaban en los mismos métodos de comparación y contraste de los que fueron pioneros en los levantamientos aéreos originales: esencialmente buscando áreas con características superficiales similares a los depósitos mineros conocidos.

Iniciado por geólogos del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) y enviado por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), varios satélites Landsat han estado recopilando datos continuamente durante casi 50 años. Además, hay aproximadamente otros 15 países y agencias que posteriormente han lanzado sus propias misiones espaciales para la investigación científica, con un total combinado de 4.994 satélites actualmente en órbita. Hoy en día, las empresas mineras emplean empresas especializadas para analizar datos espectrales de áreas específicas recopiladas por las constelaciones de satélites que rodean la Tierra para ayudarlas a determinar ubicaciones probables para la exploración de minerales y minería.

Se pueden encontrar más de 4000 minerales naturales en la tierra, y cada uno tiene su propia composición química única. La cantidad de radiación solar que refleja, transmite y emite un mineral debido a que su composición química es como una huella digital, o lo que se llama una firma espectral. Al medir las pequeñas variaciones de longitud de onda con sensores remotos, la firma espectral de un mineral a menudo se puede identificar desde el espacio.

“Nuestra empresa analiza las imágenes espectrales obtenidas de los satélites de observación de la Tierra para identificar y mapear firmas de minerales, así como para determinar dónde se pueden ubicar los minerales pioneros de petróleo y gas para nuestros clientes”, dijo Taranik. “El satélite WorldView-3, por ejemplo, tiene una calidad espectral y radiométrica tan alta que podemos medir la fuga de gas metano y etano en la atmósfera después de aplicar las correcciones atmosféricas adecuadas a los datos”.

WorldView-3, lanzado el año 2014, es una constelación de satélites que fue desarrollada por DigitalGlobe (ahora Maxar Technologies) y construida por Ball Aerospace & Technologies. La plataforma de detección remota WorldView-3 fue diseñada, en parte, para la exploración geológica. Su única banda espectral pancromática (panorámica) se utiliza para recopilar rápidamente imágenes de alta resolución, lo que es particularmente útil para capturar imágenes con detalles nítidos (resolución de píxeles de 30 cm / 12 pulgadas). El sistema de infrarrojo cercano y visible (VNIR) recopila ocho bandas multiespectrales de alta resolución (1,2 m / 4 pies, 1 pulgada de resolución de píxeles) que se utilizan principalmente para minerales de hierro, elementos extraños de la tierra, salud de la vegetación y aplicaciones costeras y de uso de la tierra. Los sistemas pan y VNIR se complementan con ocho bandas de infrarrojos de onda corta (SWIR) (3,7 m / 12 pies, resolución de píxeles de 2 pulgadas) para la medición y mapeo de minerales arcillosos y un sensor atmosférico conocido como CAVIS (Nube, Aerosol, Vapor, Hielo y Nieve) con 12 bandas espectrales adicionales. Las bandas CAVIS proporcionan correcciones atmosféricas muy precisas de las imágenes para los efectos de las nubes, aerosoles, vapor, hielo y nieve.

Los depósitos de minerales metálicos y sus minerales constituyentes tienen propiedades características que son visibles usando diferentes longitudes de onda de luz más allá del rango visible. Esas propiedades únicas se pueden evaluar para mapear la distribución de minerales específicos.

Para hacer esto, la compañía de Taranik utiliza una variedad de enfoques de procesamiento de imágenes, incluido el ajuste de curvas espectrales; técnicas multivariadas; árboles de decisión; log residuals; bibliotecas espectrales; mezcla / desmezcla de minerales; análisis de mezcla de subpíxeles; y, más recientemente, inteligencia artificial y reconocimiento de patrones para determinar qué minerales están presentes.

No todos los enfoques funcionan de la misma manera en todo el mundo; qué herramientas utiliza Exploration Mapping Group, Inc., depende del producto de interés, el modelo geológico, la cubierta vegetal y las características del terreno.

En algunos terrenos especialmente difíciles para las imágenes ópticas, como las regiones perpetuamente nubladas de Brasil, Papua Nueva Guinea y partes de África y América del Sur, utilizamos imágenes de satélite de radar para penetrar la capa de nubes”, dijo Taranik. "También estamos utilizando la cubierta vegetal a nuestro favor para medir el estrés de la vegetación de plantas y árboles individuales para nuestros clientes". 

La mayoría de los clientes de Exploration Mapping Group, Inc. son usuarios de ArcGIS. “Les entregamos nuestros datos en un formato que pueden usar”, dijo Taranik. “Somos usuarios de ArcGIS desde hace mucho tiempo y normalmente proporcionamos nuestros productos terminados en múltiples formatos de Esri, generalmente un conjunto de mapas que incluye múltiples formatos ráster, una geodatabase y / o shapefiles, para que las capas de mapeo se puedan superponer fácilmente con otros datasets”.

Taranik dijo que las imágenes satelitales son el tipo original de big data, y los productos entregables de su empresa tienen habitualmente un tamaño superior a varios cientos de GB. “Hemos descubierto que la compresión ráster sin pérdidas de la pirámide de Esri es especialmente útil para que los grandes conjuntos de datos se muestren rápidamente en hardware informático normal y no sea necesario otro software de procesamiento de imágenes especializado para verlo”.

El tipo de imágenes satelitales que Exploration Mapping Group, Inc. recomienda usar y procesar se basa en cómo el cliente planea usar esas imágenes.

Cuando un cliente desea observar grandes áreas regionales, las imágenes Landsat serían una buena opción. “Si desea mapear todo el sur de Perú, por ejemplo, probablemente serían alrededor de 30 escenas Landsat”, dijo Taranik. “Esto le daría una visión amplia de la exploración minera, donde existen rutas de acceso, [dónde] los contactos geológicos [están], donde las rocas y el suelo están expuestos, así como cualquier alteración visible en la geología que sugiera dónde es posible que desee seguir con mapeo más detallado, muestreo geoquímico o perforación ".

Exploration Mapping Group completó recientemente un gran estudio de más de 6.000 kilómetros cuadrados de tamaño para un área en el mundo que, en palabras de Taranik, está "experimentando una fiebre del oro moderna".

“El cliente quería ver cada roca, contacto geológico y concentración de alteración de minerales en la vasta pero remota región”, dijo.

Taranik dijo que también se están haciendo planes para recopilar datos satelitales en cientos de kilómetros cuadrados de tierra en otra área para buscar características circulares únicas que tengan una respuesta mineral de arcilla "kimberlítica". Una roca ígnea, la kimberlita a veces puede contener diamantes.

Las imágenes de satélite también se pueden utilizar para detectar la presencia de mineral en terrenos densamente vegetados del sudeste asiático. “Podemos detectar y mapear la alteración de las rocas y las firmas de minerales primarios entre los árboles, en caminos de tierra, en senderos de animales y humanos, y los suelos removidos de campos agrícolas artesanales”, dijo Taranik. “Podemos identificar muchos minerales diferentes y en qué cantidad desde el espacio. Está abriendo nuevas regiones del mundo a la cartografía espectral y las aplicaciones geocientíficas que la generación anterior de satélites de recursos habría pasado por alto”.

Algunos gobiernos y grandes empresas utilizan constelaciones de satélites como WorldView-3 que tienen una calidad de datos extremadamente alta: muy buena precisión geométrica y profundidad de bits que proporcionan una gran precisión radiométrica en sus mediciones, según Taranik. “Hay algunos gobiernos que lanzarán satélites hiperespectrales en los próximos años que proporcionarán rangos hiperespectrales aún mayores”, dijo.

Taranik también señala el creciente número de nano y micro satélites que son muy económicos en términos de costo relativo, pero se espera que un pequeño número falle en el lanzamiento.

“La calidad de los datos no es tan alta como la de los satélites de gama alta”, dijo. "Pero si su aplicación requiere reflectancia roja, verde, azul y visible en el infrarrojo cercano para mapear o detectar cambios o repetir la cobertura de un área en un solo día, podrá obtenerla de estos satélites".

Los sensores utilizados por los vehículos aéreos no tripulados (UAV) tienden a estar en el extremo inferior de la capacidad espectral y la calidad de la cámara y están restringidos en gran medida a aplicaciones de línea de visión en sitios mineros específicos para mediciones de volumen de almacenamiento, según Taranik. Dijo que los reconocimientos aéreos que utilizan aviones tradicionales enfrentan desafíos como el difícil acceso a sitios remotos, costos de piloto y técnico de instrumentos, regulaciones de importación y permisos de sensores, fallas mecánicas y demoras climáticas que pueden ser muy complejas y costosas.

“Podemos, literalmente, superar estas limitaciones con la tecnología satelital de 'cielos abiertos', donde se pueden adquirir y procesar imágenes sofisticadas en cuestión de días o semanas después de un pedido para cualquier lugar del mundo”, dijo Taranik.

El satélite WorldView-3, por ejemplo, orbita la Tierra una vez cada 97 minutos y pasa sobre el mismo punto de la Tierra en latitudes medias una vez cada tres a cinco días. El equipo de planificación de la colección de Maxar incluye especialistas meteorológicos dedicados para cada región del mundo que observan la nubosidad histórica, los períodos de monzones, la capa de nieve y cualquier competencia existente por tiempo satelital para determinar con precisión el tiempo necesario para recopilar nuevas imágenes.

Una vez que un cliente confirma un pedido, Taranik dijo que no es inusual que se recopilen imágenes sin nubes al día siguiente.

Exploration Mapping Group, Inc., utiliza aplicaciones de ArcGIS Desktop de Esri, como ArcGIS Pro, para procesar y mejorar imágenes y realizar análisis de vectores. (Lea acerca de las amplias capacidades de administración de imágenes empresariales de ArcGIS Pro). “[También usamos las herramientas de Esri para crear las imágenes finales, las validamos espacialmente con la herramienta Verificar geometría (Check Geometry) para detectar cualquier error y entregarlas en un conjunto de mapas ArcGIS y formato de geodatabase —Dijo Taranik. "El análisis de vectores es especialmente útil con la superposición de polígonos y la intersección para generar mapas con áreas de interés ambientales y de exploración específicas basadas en múltiples capas de entrada".

Taranik dijo que Esri se ha vuelto muy sofisticado en términos de sus modelos de infraestructura de TI flexible, implementación de centro de datos, interfaces de portal, autenticación y distribución de datos a clientes finales. “Y ahora, [Esri] lidera la migración al almacenamiento en la nube y la gestión de datos. Junto con los avances que se están logrando en el procesamiento de datos, esto aumentará el potencial de expansión continua de las empresas de exploración minera y petrolera que utilizan la teledetección”.

Taranik observa que la nube está cambiando las reglas del juego en su espacio, proporcionando nuevas oportunidades comerciales. “Se necesita pura potencia de procesamiento para procesar y entregar grandes conjuntos de datos, [y] la seguridad es una preocupación porque siempre existe el riesgo de ser pirateado”, dijo. "Por lo tanto, la configuración de una ciberseguridad efectiva es esencial, y Esri lidera la industria GIS con esas capacidades".

Con tecnología satelital en constante mejora, Taranik ve un futuro brillante para la exploración minera.

“La última tecnología satelital proporciona a los geólogos de exploración la capacidad de examinar rápidamente grandes áreas en lugares remotos en busca de potencial mineral y petrolero”, dijo Taranik. “Ayuda a optimizar los esfuerzos y los costos de exploración al reducir los compromisos financieros para los arrendamientos de minerales, evitar impactos ambientales innecesarios en el suelo y garantizar que las operaciones de campo que requieren mucha mano de obra se centren en las mejores áreas. Las herramientas de percepción remota disponibles en la actualidad están en un orden de magnitud mejores que las que teníamos hace apenas cinco años".