IV. APLICACIONES
| Todos y cada uno de los aspectos de la escena y el paisaje están relacionados e integrados entre sí, por lo que la visión sinóptica que proporciona la percepción remota ha permitido estudiar, no sólo las manifestaciones de la escena y el paisaje, sino también la interrelación que hay entre dichas manifestaciones. |
NO EXISTE autonomía entre los diferentes aspectos del
paisaje, sino una interdependencia que modula la existencia de cada uno de ellos;
así, la cobertura vegetal de una escena terrestre está delimitada y determinada,
entre otros factores, por la red hidrológica, las topoformas y los tipos de
suelo, además del resultado del régimen de lluvias, aunque esto no queda plasmado
directa y abiertamente en la escena terrestre y, por tanto, en las imágenes
correspondientes. De aquí podemos afirmar que una clase de cobertura es el resultado
de la estructura del terreno, la que a su vez se manifiesta por medio del estado
espacial de la imagen; es por esto que a esta clase de cobertura se le conoce
también como unidad integrada del terreno, hablando en el contexto geofísico.
Sin embargo, estas consideraciones se aplican por igual a cualquier tipo de
escena, al utilizarse la terminología a cada caso. Es precisamente esta unidad
integrada del terreno o de la escena la que es percibida y manipulada a través
de la visión sinóptica que proporciona la percepción remota. Es claro también
que el sistema óseo no puede existir como tal sin el concurso del resto de los
tejidos, y que una modificación de éstos incide en aquél, ya que los elementos
de la escena son parte integrante de un sistema físico complejo, que hemos denominado
el paisaje, que evoluciona siempre como un todo; de ahí que la imagen digital
multiespectral, siendo una representación de la escena, permita estudiar y supervisar
la evolución como un todo de dicho sistema. A partir de este contexto integral
pasemos ahora a discutir varias de las aplicaciones más importantes de la percepción
remota, comenzando por aquéllas que se refieren al medio ambiente geofísico.
GEOHIDROLOGÍA
El crecimiento rápido de la población nacional, conjuntamente con la expansión de las áreas agrícolas irrigadas y el desarrollo industrial, han impuesto condiciones de degradación al sistema geofísico natural, tanto en extensión como en lo que se refiere a la calidad del medio ambiente. Debido a estos problemas de magnitud creciente, se ha comenzado a comprender que no se puede continuar con la práctica de usar y desechar los recursos naturales; en particular el uso de los recursos acuíferos superficiales y subterráneos que es cada vez más delicado y que en los últimos años ha cobrado una importancia nacional en nuestro país. Como resultado de esto, es evidente que una política sustentada por métodos científicos para la administración racional de los recursos acuíferos es indispensable para mantener la expansión socioeconómica de la nación y para evitar la degradación creciente de nuestro ecosistema. Por otro lado, el manejo racional de estos recursos debe basarse en un amplio conocimiento de la disponibilidad del agua y del flujo o ciclo que tiene en la naturaleza. Esto debe cubrir no nada más los procesos hidrológicos en su interacción con el medio ambiente y las actividades antropogénicas, sino también los aspectos científicos concernientes al ciclo completo del agua, puesto que no obstante que se supone que la cantidad total de ésta en la Tierra permanece constante, su distribución en el espacio y en el tiempo es inconveniente en muchas ocasiones, de ahí que diversos periodos de flujo y sequía deben ser afrontados con el objeto de controlar y manejar los recursos acuíferos que se tienen a la mano. Es cierto, y lo sabemos, que no existe una escasez global de agua, puesto que aproximadamente las tres cuartas partes del globo terráqueo están cubiertas por ella pero, el problema no consiste en esto, sino más bien en que ésta no es de la calidad adecuada, ni se encuentra en muchas ocasiones en el lugar y momentos oportunos. Por ejemplo, alrededor del 20% de la superficie terrestre está clasificada como árida y un 15% adicional como semiárida, siendo la situación para México aún peor, puesto que un 60% del territorio nacional está clasificado como semiárido y árido, de ahí que el agua haya sido un factor limitante considerable en el desarrollo de la agricultura y la industria para aquellas regiones del país con carencia de este recurso.
El uso de los satélites de percepción remota en relación con el problema geohidrológico
ha crecido continuamente desde 1970; al principio este uso se basó en operación
de satélites polares de baja órbita, llamados de "recursos naturales",
con órbitas de entre 700 y 1 500 km de altura sobre la superficie terrestre.
Poco después los satélites llamados del "medio ambiente", con órbitas ecuatoriales
y geoestacionarias a una altura de 35 400 km vinieron a complementar los datos
para las aplicaciones en recursos acuíferos. Las restricciones prácticas de
estos satélites resultan generalmente estar en un compromiso entre el área del
CIV, la frecuencia de observación de zonas individuales y la resolución
espacial y temporal. Los satélites de tipo ambiente observan a una frecuencia
relativamente alta: dos veces al día, su resolución temporal es relativamente
alta; sin embargo, la resolución espacial es relativamente baja, ya que el CIV
correspondiente es bastante grande: 1 km². Este tipo de satélites
ha contribuido a la geohidrología por medio de observaciones de varios aspectos
del clima global, como son las clases de nubes y los patrones de movimiento
de las mismas, la formación y desarrollo de huracanes y los patrones de movimiento
de los vientos atmosféricos. También proporcionan información sobre fenómenos
superficiales de gran escala, como son efectos de sequías prolongadas, inundaciones,
variaciones en el contenido de humedad de la vegetación y amplitud de depósitos
de nieve y de hielo en invierno, todo ello con el objeto de cuantificar el flujo
de agua cuando ocurre el deshielo en verano. Por su parte, los satélites de
recursos naturales hacen observaciones a una frecuencia relativamente baja:
de 16 a 18 días, esto es, una misma región del planeta es registrada cada dos
semanas aproximadamente (Figura 4). La resolución de estos satélites es relativamente
alta: comprende tamaños del CIV que van desde 57 x 79 m² para
el barredor multiespectral (MSS), hasta 30x30 m² en el mapeador temático
de los Landsat 4 y 5 y de 20 x 20 m² para el SPOT. En otras
palabras, pueden registrar toda la superficie de la Tierra en un periodo de
entre 16 y 18 días con un CIV bastante pequeño, lo que permite
atacar una gran variedad de problemas. Este tipo de satélites ha contribuido
enormemente a la evaluación de las condiciones del terreno para la prospección
de los recursos naturales en general, ya que las imágenes que se obtienen cubren
buena parte del espectro de la luz visible y parte del infrarrojo térmico, con
lo que se pueden establecer tanto los tipos de rocas (en zonas semiáridas),
las geoformas como son los valles, las montañas y las mesetas, así como observar
los lineamientos, los patrones de textura de drenaje y las anomalías en la vegetación.
Cuando estos atributos del terreno son mezclados adecuadamente con medidas puntuales
hechas en el campo, se pueden modelar las mencionadas clases de cobertura que
están interrelacionadas con el problema geohidrológico, y a partir de aquí dilucidar
los indicadores necesarios para la identificación y cuantificación de las manifestaciones
acuíferas tanto superficiales como subterráneas. En los últimos años se han
sumado a los satélites arriba mencionados varios más que trabajan con señales
de radar. Estos satélites son de órbita polar y de baja altura, hacen observaciones
a una frecuencia relativamente baja: cada dos semanas, y la resolución espacial
es relativamente alta: con un CIV que va de 20 x 20 m² a 25
x 25 m². Los sensores que operan en la región del radar proporcionan información
complementaria a la que producen los sensores que trabajan con luz visible e
infrarroja, con la característica única de que, tratándose de sistemas activos,
tienen acoplada su propia fuente de "iluminación", con lo que se tiene independencia
con respecto a la luz solar, lo que garantiza no solamente la posibilidad de
operación tanto en el día como en la noche, sino también la obtención de imágenes
con condiciones de "iluminación" homogéneas y bajo diferentes ángulos de observación;
esto último es muy importante, ya que al traer su propia fuente de "iluminación"
ésta puede ser orientada directamente hacia la superficie terrestre,
o en forma lateral con relación al movimiento de la plataforma satelitaria.
De hecho las vistas laterales o "iluminaciones" laterales son las más frecuentes
en la operación del radar. Además de todo esto, la medida de la respuesta espectral
en la región del radar permite establecer la distribución espacial de las litologías,
los patrones de textura del terreno, las áreas de drenaje, las pendientes de
las geoformas (con apoyo de campo) y la distribución espacial de la humedad
superficial del suelo. La determinación de las estructuras quasielementales
como las que acabamos de mencionar es de gran importancia para la geohidrología
y la geofísica, principalmente en prospección de los recursos naturales terrestres.
Los satélites del medio ambiente, los de recursos naturales y los de radar,
proporcionan los datos suficientes como para elaborar modelos del comportamiento
atmosférico y con ello establecer los mecanismos de evolución del clima terrestre,
todo esto con consecuencias notables para determinar el ciclo completo del agua
para una región específica. Junto con la información cuantitativa sobre este
ciclo, se encuentran los indicadores del terreno arriba mencionados (estructuras
quasielementales) relacionados con la geohidrología del lugar, con lo que se
tiene entonces un panorama completo de las manifestaciones acuíferas, que apoyan
la administración racional de los cuerpos de agua superficiales y subterráneos.
GEOTERMIA
Según las estadísticas poblacionales, en el año 2000 la población de México sobrepasará los 100 millones de habitantes. Satisfacer las necesidades de agua y energía para usos domésticos, municipales, agropecuarios e industriales de esa población representa un serio problema, ya que el desarrollo socioeconómico va ligado siempre a los recursos acuíferos y energéticos. Para enfrentar este desarrollo se requiere del aprovechamiento máximo de los recursos hidrológicos subterráneos principalmente y de la exploración y explotación de fuentes "limpias" de energía como lo es la geotermia. Un trabajo de esta naturaleza, desde el punto de vista de la percepción remota, consta básicamente de tres etapas: prospección, cuantificación y predicción. Veamos cada una de ellas a la luz de la teleobservación terrestre. La prospección se refiere a la identificación y delimitación de las fuentes geotérmicas, labor que ha sido realizada con apoyo de campo y fotografías aéreas, dando como resultado que en México ya se conozcan todos los campos geotérmicos. La cuantificación de un campo de este tipo es una tarea difícil, ya que se requiere conocer, entre otros parámetros, la temperatura y la presión del agua del manto geotérmico, que son datos de campo, y la energía liberada por el campo geotérmico, la cual puede establecerse por medio de imágenes satelitarias con bandas en el infrarrojo térmico tomadas tanto en el día como en la noche, lo que proporciona una estimación del potencial generador de energía hidrotérmica. La cuantificación es la etapa más importante en la evaluación, ya que involucra la rentabilidad del campo geotérmico en términos de costos de explotación en relación con la energía eléctrica generada. Otro factor importante es la predicción, la cual se refiere al comportamiento esperado del campo geotérmico durante el proceso de explotación. Para esto es necesario determinar, utilizando los datos satelitarios en el contexto geohidrológico arriba discutido, la recarga de agua del campo en cuestión, pues una sobrexplotación traería como consecuencia el abatimiento en la energía generada, con la consecuente reducción de su vida útil. Es decir que la predicción es equivalente a establecer las condiciones de operación óptimas de rendimiento del campo, bajo un control que puede estar apoyado por los datos satelitarios en el infrarrojo térmico. En la predicción no puede dejarse de lado el hecho de que la prospección y explotación geotérmica traen una modificación substancial del ecosistema circundante al campo geotérmico específico. El control cuidadoso que debe llevarse para no alterar demasiado la zona aledaña a tal campo se refiere a la modificación de las clases de cobertura de dicha zona, y que puede ser supervisada y controlada por medio de satélites de recursos naturales, puesto que son los que tienen las bandas y la resolución espacial adecuadas para soportar este tipo de supervisión.
Hay que agregar que el recurso geotérmico es tácitamente un recurso renovable, mientras que los hidrocarburos no lo son, por lo que es importante acelerar el uso de este energético hidrotérmico. Para ahondar en los conceptos desarrollados diremos que el empleo correcto de técnicas geofísicas de campo, conjuntamente con la utilización combinada de imágenes satelitarias, permiten calcular en forma confiable el potencial de un campo geotérmico y predecir su comportamiento para diversas posibilidades de explotación. El potencial de la percepción remota se ve claro en estas consideraciones, y más cuando se toma en cuenta que el número de manifestaciones hidrotermales reportadas en México sobrepasa las 300, algunas con manantiales de hasta 87°C; resulta pues imperativo seleccionar cuáles de entre las de más amplio potencial recibirán primeramente el esfuerzo de la explotación y la operación correspondiente. Es importante hacer notar que una fuente geotérmica trae como subproducto la salmuera y el cloruro de potasio, ambos materiales de actual importancia en México y, útiles en su desarrollo industrial. En una de las raras plantas geotérmicas en explotación en el mundo, el complejo de Cerro Prieto en la península de la Baja California, se trabaja ya en el desarrollo de una instalación industrial que permitirá extraer a niveles adecuados el cloruro de potasio. Por otro lado, las aguas subterráneas con temperaturas de entre 35 y 40°C, que sólo pudieran proporcionar un rendimiento regular de energía, serían de utilidad en proyectos agrícolas para calentar los suelos y acondicionar invernaderos. Esta técnica ha sido ya utilizada en el desierto del Negev, Israel, en donde se ha aumentado el rendimiento agrícola hasta en un 50%; en otras palabras, la percepción remota puede no sólo apoyar la selección de campos de alto rendimiento, sino intervenir también en la clasificación de aquellos campos susceptibles de ser utilizados en otras áreas de la prospección de los recursos naturales de México, como es el caso de la agricultura.
AGRICULTURA
Las condiciones demográficas del país han impuesto una degradación al ecosistema
natural y han introducido condiciones que requieren optimizar la utilización
de los recursos naturales con el objeto de sustentar el desarrollo socioeconómico
que demanda el crecimiento poblacional. En este contexto se encuentra la gestión
de los productos de la tierra que implica la identificación, delimitación, cuantificación
y predicción de cosechas; este último rubro en relación al tonelaje esperado
de un cultivo y los tres primeros, a la distribución espacial del mismo cultivo.
Dentro de las primeras aplicaciones de la percepción remota se encuentra precisamente
la que se refiere a la agricultura, tanto por la relativa facilidad con la que
una clasificación espectral puede separar un cultivo dado, como por lo que representa
en la alimentación de una comunidad nacional. Con imágenes satelitarias se han
obtenido precisiones de hasta 90% en la identificación de un cultivo específico,
en estudios donde se analizaron grandes áreas, homogéneas, con campos de cultivo
regulares y con monocultivos en cada predio sembrado, como es el caso de las
grandes extensiones agrícolas de los Estados Unidos, sobre todo en los estados
centrales de ese país. En México, sin embargo, sólo algunas áreas tienen la
estructura de los campos agrícolas estadunidenses; tal es el caso de los valles
de Mexicali en Baja California; Yaqui (Figura 20) y Mayo en Sonora y Toluca
en el Estado de México; en ellos se cuenta con la infraestructura necesaria
para sostener cultivos de irrigación en zonas relativamente planas. De hecho,
en México, la mayoría de los cultivos son de temporal, establecidos en lugares
topográficamente accidentados, con predios pequeños e irregulares y en donde
generalmente se siembran dos o tres especies vegetales. A esta complejidad hay
que agregar que muchas especies agrícolas tienen respuestas similares, por lo
que en medios accidentados y complejos las imágenes satelitarias pueden proporcionar
datos insuficientes para la identificación de tales cultivos. Aun cuando se
incremente la complejidad computacional, se pueden obtener mejores resultados
al mezclar varias imágenes de diferentes fechas; esta técnica ha producido precisiones
que llegan hasta de un 95% para áreas simples y entre un 75% y un 80% para áreas
complejas. Desde luego, agregando clasificaciones texturales y morfológicas
los resultados pueden ser todavía mejores, pero esto está todavía en vías de
exploración en el área de la prospección agrícola. Pueden anticiparse mejoras
adicionales en México al incluir datos extras para cada área cultivada, como
son el calendario general de cultivo que incluye, el barbechado, la siembra,
el abono, y la irrigación natural o artificial, el tipo de suelo y el tipo de
semilla. Estos datos, combinados con las más modernas técnicas de muestreo y
validación estadística y junto con las imágenes de gran resolución de los Landsat
4 y 5 (TM) y del SPOT, mejorarán seguramente las precisiones
alcanzadas hasta ahora. La percepción remota tiene, no obstante, limitaciones
en relación a este problema de evaluación agrícola que es necesario mencionar.
Cuando la complejidad de las áreas cultivadas no rebasa cierto limite es posible
obtener resultados razonables, sin embargo, para policultivos irregulares, en
zonas montañosas, donde priva una gran variedad de condiciones topográficas,
litológicas y climatológicas, es muy difícil asegurar que aquélla pueda aportar
elementos unívocos en la identificación de cualquier tipo de cultivo. Como ya
habíamos dicho, en México la mayoría de los plantíos son de temporal, lo que
significa que una buena parte del desarrollo del cultivo se encuentra bajo la
sombra de las nubes formadas en la época de lluvias; estas nubes, del tipo cumulonimbo,
impiden el registro de imágenes multiespectrales de los cultivos bajo estudio,
ya que la luz solar es reflejada en su mayor parte por dichas nubes y la luz
que proviene de los cultivos mismos es absorbida y dispersada casi en su totalidad
por ellas, de tal manera que la información que llega al sensor remoto se refiere
prácticamente a la cobertura nubosa. En recientes estudios empleando sensores
remotos con señales de radar se han obtenido resultados prometedores, puesto
que este tipo de señales penetra la cobertura nubosa casi sin distorsión, lo
que permite captar los cultivos que se encuentran bajo las nubes; si se considera
además que este tipo de sensores operan con un CIV del orden de
20 x 20 m², la resolución espacial asociada a las imágenes resultantes
puede ser más que adecuada para estudios de campos agrícolas irregulares y complejos.
La identificación de un cultivo, conjuntamente con la extensión y localización
que ocupa en una región determinada, no es más que un paso previo en el proceso
de estimación del volumen de producción de un campo dedicado a un cultivo determinado.
Tener los datos del tonelaje aproximado con suficiente anticipación y de la
producción que se espera para un cultivo tiene consecuencias precisas en la
economía de una región, o inclusive del país puesto que permite una gestión
racional de un recurso natural estrechamente ligado con la problemática alimentaria.
Los estudios que se han hecho hasta ahora indican que, en la mayoría de los
casos, las imágenes satelitarias no son por sí mismas suficientes para proporcionar
datos que permitan una estimación confiable de rendimientos agrícolas para la
mayoría de los cultivos. Para poder contar con una estimación confiable es necesaria
la combinación de datos satelitarios, principalmente de radar y de aquellos
satélites llamados del medio ambiente y de recursos naturales, con los que se
pueden obtener parámetros tales como la insolación solar, la distribución de
la humedad del suelo y vegetación y los patrones de circulación de las nubes,
con observaciones en el campo, que permiten, a su vez, determinar el tipo de
suelo, la topografía y la evapotranspiración de la cubierta vegetal. Con esto
estamos diciendo una vez más que las imágenes multiespectrales de la escena,
convenientemente registradas en diversos planos de color o bandas, y las observaciones
pertinentes realizadas directamente en ella, son las que hacen posible el visualizar
cuantitativamente una variedad de aspectos del comportamiento del paisaje, en
general, y de los recursos naturales del planeta Tierra, en particular.
GEOLOGÍA
La utilización de las imágenes obtenidas por los satélites de percepción remota en México comenzó poco después del lanzamiento del Landsat 1. Desde entonces, las aplicaciones de estas imágenes han crecido rápidamente hacia la mayor parte de las áreas de investigación en usos del suelo y prospección de recursos naturales. Es probable que el área de investigación más difícil en percepción remota desde satélite o avión sea la geológica, puesto que requiere de varias transformaciones en la imagen multiespectral, que cubren las tres clasificaciones ilustradas en la Tabla 2, y de la integración de datos topográficos, geofísicos, geoquímicos, petrográficos y geobotánicos, todos ellos coordinados con un buen apoyo de campo. En general, la geología demanda la obtención de datos de satélites de recursos naturales y del radar, manipulados conjuntamente con lo arriba mencionado; debido a esto, la complejidad computacional puede convertirse en una gran tarea; sin embargo, las aplicaciones de la investigación geológica se hallan en los importantes dominios de las prospecciones minera y petrolera. De hecho, las grandes compañías petroleras y mineras a escala mundial son las que más demanda tienen de imágenes satelitarias para los fines de prospección mencionados. El trabajo de investigación geológica está dividido en dos grandes categorías: la primera que concierne esencialmente a fenómenos estáticos, como lo es la distribución, carácter y estructura de cuerpos rocosos, geoformas, litologías y fallas estructurales, y la segunda que tiene que ver con fenómenos dinámicos, como el vulcanismo, las modificaciones en la plataforma continental y la sismología. En las observaciones de fenómenos estáticos, uno de los atributos de mayor valor de los datos espaciales y espectrales de sensores remotos se deriva simplemente de la gran distancia desde la cual es observada la Tierra, con la consecuente visión sinóptica del área cubierta por una sola observación. En geología es particularmente importante la visión de conjunto, pues las geoformas, tales como las cadenas montañosas, los valles, las cuencas o las mesetas, están estrechamente interrelacionadas y su extensión puede abarcar una gran área; de manera que para evaluar geológicamente una región se requiere de una visión sinóptica.
De hecho, unas cuantas imágenes Landsat pueden cubrir una cadena montañosa, mientras que algunos cientos de imágenes alcanzan a cubrir un continente completo; como resultado de esto, estas imágenes satelitarias proporcionan un panorama de la constitución geológica de los continentes que es compatible con la moderna teoría de tectónica de placas. Diversos elementos estructurales, tal vez irregulares o aun discontinuos, dentro de los confines de una área pequeña, pueden revelarse como lineamientos de extensión regional y en algunos casos semicontinental, además de que las unidades rocosas prominentes pueden ser trazadas mucho más allá de su reconocimiento original. Los geólogos pueden seguir todos esos rasgos estructurales a través de un plegamiento completo sin tener que trabajar con una gran cantidad de aerofotografías, las que en muchas ocasiones son tomadas bajo diferentes condiciones de ángulo de vista e iluminación. Dichos rasgos pueden variar en importancia geológica, pero a menudo pueden ser observados a simple vista en una impresión fotográfica de una imagen satelitaria de zonas donde prevalezcan condiciones de aridez o semiaridez, ya que la cubierta vegetal es escasa y permite apreciar directamente las estructuras geológicas. Para aquellas regiones cubiertas con vegetación densa son más apropiadas las imágenes de radar, puesto que, además de proporcionar una penetración adecuada de la vegetación, permiten con mayor facilidad establecer los patrones de textura del terreno (Figura 15), que es un elemento estructural complementario a los ya mencionados. Cabe anotar que aparte de sus aplicaciones en meteorología e industria militar, los radares han sido utilizados extensivamente para cartografiar estructuras y rasgos geológicos, particularmente en aquellas regiones de la Tierra donde la cobertura nubosa presenta un problema serio a sensores que operan en la región visible e infrarroja como el Landsat. Es por esto que varias compañías de exploración, así como algunas agencias gubernamentales, en colaboración con organizaciones industriales, han utilizado radares para cartografía a gran escala, especialmente en regiones ecuatoriales con gran cobertura nubosa. Por ejemplo, casi todo el Brasil, Venezuela, Ecuador, Panamá, Nigeria y Togo, han sido estudiados y cartografiados geológicamente con imágenes de radar; varias partes de los Estados Unidos han sido también observadas en este contexto.
Ahora bien las observaciones desde el espacio de fenómenos estáticos tienen dos aplicaciones prácticas de consecuencias inmediatas: una mejoría en la cartografía geológica y la obtención de recursos más eficientes para la exploración en campo. Estas aplicaciones traen consecuencias directas en el diseño y desarrollo de proyectos tales como líneas de ferrocarril, carreteras, presas y, en general, de plantas industriales. Las aplicaciones de la percepción remota a la geología misma, en el marco referencial de los fenómenos estáticos referidos a los recursos naturales, se dirigen a dos grandes recursos de los cuales México es un importante productor: la minería y el petróleo. Dichas aplicaciones datan de varios decenios atrás, comenzando con el desarrollo de la fotografía aérea, continuando con sensores magnéticos y gravímetros a bordo de aviones y culminando con la puesta en órbita de sensores radiométricos capaces de medir con gran detalle la respuesta espectral de diferentes unidades litológicas y rocosas en un rango muy amplio, desde la luz visible hasta el infrarrojo térmico. A bordo de satélites se han montado también sensores capaces de medir anomalías en el campo magnético y gravimétrico de la Tierra, las que complementan los datos que se obtienen desde plataformas aerotransportadas. Estas anomalías son, entre otros, indicadores de posibles mineralizaciones y existencia de mantos petrolíferos. Hay que hacer notar que la información proporcionada por los diversos sensores remotos arriba mencionados raramente conducen de por sí a una localización directa de fuentes minerales o petrolíferas, más bien permiten establecer zonas de máxima probabilidad de existencia de los mencionados recursos, reduciendo con esto el universo de búsqueda y abaratando en consecuencia los gastos correspondientes en exploración.Con esto queda claro que las observaciones directas en la escena no son obsoletas, al contrario, gracias a ellas se optimiza el proceso de exploración en el campo. De ahí que la localización de elementos geológicos mayores, generalmente surge como una guía en la selección de áreas más pequeñas y promisorias, las cuales vale la pena estudiar en mayor detalle como posibles zonas de explotación. Más aún, se pueden utilizar datos satelitarios adquiridos en diferentes épocas del año para tomar ventaja de los aspectos revelados por las diferencias en vegetación y humedad del suelo que ocurren de estación a estación. En general podemos decir que un gran porcentaje de la información potencial aplicable a fenómenos estáticos puede ser obtenida a partir de una sola captura de la escena cuando ésta se encuentra libre de nubes.
La segunda gran área de aplicaciones geológicas está relacionada con fenómenos
dinámicos, en donde el valor particular de las imágenes satelitarias está precisamente
en la capacidad de hacer observaciones repetitivas y de gran precisión que hacen
posible la detección de cambios relativamente rápidos en el terreno, permitiendo
no nada más su identificación sino también la cuantificación de dichos cambios.
Así, por ejemplo, se pueden evaluar los cambios ocurridos en el curso de una
intensa corriente de agua después de una avalancha, como ocurrió en la explosión
del volcán Santa Elena, donde la violenta erupción fundió intempestivamente
una gran cantidad de nieve, además de arrojar tierra y rocas sobre una corriente
lodosa que modificó el paisaje en sólo cuestión de horas. También es posible
determinar los cambios que ocurren en las regiones costeras después de haber
sido azotadas por un huracán; o bien, a través de satélites del medio ambiente,
es posible seguir la evolución y cuantificar la nube de desechos gaseosos emitidos
por acción volcánica, como se hizo en las recientes erupciones de los volcanes
Santa Elena y El Chichón, en cuyos casos, a partir de medidas cuidadosas de
los datos satelitarios, se determinan los posibles impactos que las respectivas
nubes de desechos tienen y tendrán sobre el clima terrestre, ya que hubo una
modificación a la interacción de la radiación solar con la atmósfera terrestre
por la presencia de las partículas emitidas por dichos volcanes, las cuales
están y estarán en semisuspensión en la atmósfera por más de un año. En este
ejemplo queda clara la relación que existe siempre entre un fenómeno geológico
dinámico y el comportamiento global del clima terrestre. De ahí que los datos
meteorológicos y de insolación obtenidos por satélites del medio ambiente, más
los geohidrológicos de la superficie terrestre obtenidos por satélites de recursos
naturales, conjuntamente con los de contaminación ambiental y de gases atmosféricos
y los de corrientes y vientos marítimos proporcionados por satélites oceanográficos,
permiten en conjunto elaborar modelos climatológicos muy complejos y a gran
escala, con los que se pueden estudiar fenómenos globales del terreno como son
la desertización y la erosión, puesto que estos fenómenos están ligados no sólo
con actividades antropogénicas o del hombre, sino también con el clima terrestre
en su conjunto. Dos aspectos más de la geología dinámica, relacionados entre
sí, y que han recibido atención en los últimos años por los sensores remotos
especializados, son la geodesia y la sismología. En lo que se refiere a la geodesia,
con la utilización de las señales de varios satélites y de un conjunto de estaciones
receptoras es posible obtener las coordenadas geográficas de un punto del terreno,
así como su elevación sobre el nivel del mar, es decir, se pueden determinar
las coordenadas (x, y, z) de un punto sobre la superficie terrestre, con una
precisión extraordinariamente alta. Con estos datos se construye una imagen
digital de la topografía de la superficie terrestre, con lo que se obtiene lo
que se conoce como modelo numérico del terreno (Tabla 5). Esta imagen digital
topográfica es entonces combinada con imágenes multiespectrales o con imágenes
de radar, con lo que las imágenes resultantes tienen dimensión estereoscópica
necesaria en la elaboración y manipulación de información cartográfica y geográfica
y también en la obtención de mapas temáticos relativos a los recursos naturales
de una zona determinada, ya que recursos como el forestal y el agrícola tienen
mucho que ver con la altura sobre el nivel del mar. El desarrollo que están
teniendo los satélites para posicionamiento (x, y, z), junto con sistemas de
referencia a base de rayos láser, prevén que en un futuro próximo será posible
medir la posición de un punto en el terreno con un error no mayor de un centímetro,
con consecuencias muy importantes para la sismología y la tectónica continental.
Se sabe, aunque no con la claridad necesaria todavía, que los desplazamientos
que sufren los puntos que se encuentran a lo largo de fallas y zonas de subducción
constituyen indicadores de actividad sísmica e incluso desplazamientos considerables,
del orden de varios centímetros en sólo algunos meses; parece ser que éstos
son el preludio de una actividad sísmica importante. Es necesario plantear que
únicamente con la obtención precisa de imágenes digitales de la topografía de
zonas sísmicas será posible evaluar la modificación en el tiempo de tal topografía
con la consecuente correlación que ésta tenga con la actividad sísmica de la
zona. Contar con la variación temporal de la posición de puntos selectos en
un continente hace posible la supervisión de la deriva continental relacionada
claramente con la teoría de placas que establece que la corteza terrestre no
es rígida, sino que más bien está formada por placas, que embonan como en un
rompecabezas, pero desplazándose continuamente unas con respecto a las otras.
Esto ha facilitado la comprensión de la geología terrestre y de la evolución
del planeta Tierra, incluso con respecto a la evolución de los otros miembros
del sistema solar, aun cuando éstos no estén geológicamente formados de igual
manera que la Tierra.
Tabla 5. Aplicaciones regionales de la percepción remota en relación a los
indicadores relevantes en la escena y el sensor satelitario requerido.
| |
||
| Aplicación
regional |
Indicadores relevantes |
Sensor satelitario
* o aerotransportado |
| |
||
Producción de información geográfica y cartográfica |
Topoformas, modelos numéricos del terreno,
unidades integradas del terreno. |
Landsat 4 y 5 SPOT |
| |
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Prospección minera y petrolera |
Geoformas, lineamientos, patrones de
textura, litologías,Unidades integradas del terreno, Anomalías magnéticas
ygravimétricas, anomalías en la distribución de la vegetación. |
Landsat 4 y 5 SPOT Sensores magnéticos y gravimétricos aerotransportados |
| |
||
Geohidrología |
Patrones de textura de drenaje, geoformas,
unidades integradas del terreno, litologías, anomalías en la distribución
de la vegetación, anomalías magnéticas y gravimétricas, topoformas,
lineamientos, biomasa de la vegetación. |
Landsat 4 y 5 SPOT Sensores magnéticos y gravimétricos aerotransportados |
| |
||
Geotermia |
Distribución de temperaturas superficiales,
distribución de capacidad térmica del suelo, extensión y localización
de alteración hidrotermal, anomalías magnéticas y gravirnétricas. |
Mapeador de capacidad térmica Landsat 4 y 5 Sensores magnéticos y gravimétricos aerotransportados |
| |
||
Silvicultura y agricultura |
Área foliar y biomasa de la vegetación,
unidades integradas del terreno, anomalías en la distribución de la
vegetación, litologías. |
Landsat 4 y 5 SPOT |
| |
||
Metereología |
Patrón de nubes, patrón de vientos. |
Nimbus 7 GOES 6 |
| |
||
Oceanografía y estudios |
Distribución de temperaturas del océano,
concentración de clorofila, patrón de corrientes marinas. |
Landsat 4 y 5 Nimbus 7 Radarsat |
| |
||
*Ver Tabla 4
CARTOGRAFÍA
Los Landsat 4 y 5 con CIV de 30 x 30 m2, las pruebas
realizadas con simulaciones del SPOT y los primeros resultados
de las imágenes estereoscópicas que comienza a obtener este satélite francés,
han demostrado capacidades para la elaboración de mapas cartográficos que exceden
las expectativas a este respecto. Las imágenes multiespectrales producto de
estos satélites tienen varias características que las hacen adecuadas para la
cartografía a pequeña escala: es entre 1: 30 000 y 1: 50 000, con errores no
mayores al tamaño del CIV correspondientes; incluso de acuerdo
al desarrollo de la tecnología, es muy posible que dichas imágenes se conviertan
en el único insumo para la cartografía convencional. Las características de
las imágenes de la superficie terrestre que las hacen adecuadas para este tipo
de trabajo son las siguientes: a) uniformidad de vista sobre una gran área;
b) ángulo de vista casi vertical; c) fidelidad geométrica y radiométrica; d)
buena definición de rasgos naturales del terreno; e) capacidad para obtener
un producto final en un tiempo cercano al de la toma, y f) forma digital de
los datos, lo que garantiza una reproducibilidad de los mapas y una capacidad
de comparación de mapa a mapa en el transcurso del tiempo, ya que la forma digital
de los datos permite su manipulación matemática por computadora. Así, por ejemplo,
se puede determinar cuantitativamente la magnitud y zonas de crecimiento de
la mancha urbana de la ciudad de México, por ejemplo, estableciendo claramente
las regiones absorbidas por la ciudad, con la consecuente pérdida de áreas agrícolas
o forestales. También se puede observar el cambio de la infraestructura industrial
y de vías de acceso asociadas a ella. Junto con un modelo numérico del terreno,
los mapas topográficos resultan ser un apoyo fiel para el diseño del desarrollo
socioeconómico, en general, del país. Como complemento a los mapas que se pueden
obtener por medio de los Landsat y del SPOT, se encuentran aquéllos
generados por radar en zonas con alta concentración nubosa, donde sólo los sistemas
activos que operan con señales de radar pueden captar y obtener una descripción
de la escena cubierta por nubes. Cabe agregar aquí que esta metodología es adecuada
no nada más para generar mapas, sino también para hacer correcciones a los ya
existentes. Un nuevo tipo de mapa a escala pequeña ha sido posible gracias a
la capacidad única de la banda del infrarrojo térmico de los Landsat y que consiste
en poder delinear la frontera de los cuerpos de agua superficiales. Esta banda
puede definir cuerpos de agua tan pequeños como los que tienen alrededor de
100 metros de diámetro con gran confiabilidad y lo que permite identificar corrientes
de agua con una anchura tan pequeña como una de 20 metros. Tal potencial de
la banda térmica de los Landsat 4 y 5 es particularmente importante para poner
al corriente las cartas concernientes a los estuarios en zonas costeras y para
delinear los lagos interiores, todo esto con suficiente prontitud como para
detectar los cambios ocurridos en un lapso de algunas semanas. Para países en
desarrollo, el valor de las imágenes Landsat y SPOT para cartografía
puede ser bastante alto, puesto que existen áreas geográficas de Asia, África
y Latinoamérica que no han sido cartografiadas con una variedad de escalas suficiente
y muchos de los mapas base ya elaborados se encuentran obsoletos. Podemos decir
también que la generación de cartas y mapas geográficos y cartográficos es un
proceso laborioso y altamente dinámico que sólo puede llevarse a cabo eficientemente
y a bajo costo con imágenes satelitarias de alta resolución (Figura 27).
Figura 27. Requisitos fundamentales en cuanto al periodo de cobertura y
de tamaño del CIV para diferentes aplicaciones.
En la actualidad el tamaño de los CIV de los Landsat 4 y 5 y del
SPOT (Tabla 4) proporcionan una resolución espacial suficiente
como para establecer la disposición y las relaciones entre las pequeñas unidades
espaciales propias de una ciudad (Tabla 5), tales como áreas verdes, red de
comunicaciones urbanas y diversas densidades de edificios y viviendas. La disposición
e interrelación entre dichas unidades pueden cambiar a un ritmo relativamente
alto para una ciudad como México, incluyendo los suburbios para los cuales hay
que considerar las áreas agrícolas que son absorbidas, o las zonas que se deforestan
a expensas del crecimiento urbano.
Figura 28(a). Infraestructura vial y habitacional de una zona al sur de
la ciudad donde se distingue un club de golf. Esta imagen fue tomada por un
barredor multiespectral aerotransportado. La imagen se muestra orientada en
la dirección este-oeste después de haber sido corregida por el efecto de la
atmósfera.
Además de esta dinámica citadina es posible considerar la dinámica socioeconómica que compone la infraestructura de una ciudad (Figura 28(a)), como son el número y localización de centros de salud, escuelas, líneas del metro, centros culturales, museos, delegaciones, centros deportivos y de esparcimiento y edificios públicos. Todos estos datos, manejados en varios planos de información, componen la cartografía completa de una ciudad, la que puede ser actualizada al ritmo que lo requiera el crecimiento urbano y, desde luego, con las consecuencias obvias en el apoyo a la planeación urbana y regional de las zonas metropolitanas. Aparte de la resolución espacial y temporal y la exactitud de los datos, las imágenes satelitarias en su naturaleza digital establecen la capacidad para la impresión y reproducción de la información cartográfica urbana y provincial en mapas de gran precisión, susceptibles de ser actualizados todas las veces que se requiera o se solicite en el número y escala que demanda una aplicación específica. A estas características de la cartografía satelitaria hay que agregar que el costo por kilómetro cuadrado de dichos mapas es bastante menor que el que se tiene por métodos convencionales. Las aplicaciones específicas en cartografía que requieren de alta resolución espacial, con un CIV del orden de 5 x 5 m2, y de alta resolución temporal, del orden de 1 a 3 semanas, como son la supervisión y control de la construcción de presas y puertos, pueden realizarse por medio de barredores montados en aviones, los cuales llevan a cabo misiones necesarias en el tiempo y lugar adecuados, proporcionando los datos en forma digital para ser procesados en un lapso de varias horas con un sistema computacional dedicado a tal fin.
Es posible afirmar en general que aquellas imágenes digitales de naturaleza multiespectral derivadas de sensores aerotransportados y satelitarios proporcionan actualización periódica a las bases de datos originalmente concebidas por las técnicas de cartografiado tradicional, y establecen los principios para la creación de bancos de datos susceptibles de ser revisados automáticamente de acuerdo a las normas estadísticas desarrolladas para una serie de aplicaciones en censos de población, datos socioeconómicos e infraestructura industrial. Las naciones en desarrollo requieren en forma ascendente del inventario actualizado del uso del suelo, para mantener el flujo de información al ritmo del cambio socioeconómico. Donde los datos para ser adquiridos por medios convencionales requieren de la inversión de cobertura aérea y fotointerpretación y donde el costo involucrado junto con el entrenamiento en personal especializado rebasen los límites económicos de lo razonable, es entonces el lugar donde los datos digitales multiespectrales pueden llegar a ser vitales en la planeación del uso de los recursos del suelo, particularmente en aquellas naciones donde el crecimiento de la población y el esparcimiento de los asentamientos humanos (China e India, por ejemplo) han traído cambios significativos en las relaciones hombre-suelo. Los datos satelitarios pueden servir de base también para estudios demográficos, de tal forma que las cartas de densidad poblacional pueden ser generadas y actualizadas en combinación con los censos periódicos de población. En la medida en que las categorías de clasificación urbana pueden ser identificadas por medio de imágenes de satélite, es posible asignar una densidad poblacional a cada categoría con base en muestreos directos cuidadosamente diseñados. Los datos satelitarios son útiles para identificar nuevas áreas urbanas y para establecer la frontera urbana-rural, siendo esto de particular importancia en países en desarrollo, en donde los censos demográficos no sirven sólo para establecer los incrementos poblacionales, sino también para determinar el número, localización y densidad de población de nuevos y viejos asentamientos humanos. Esto es de interés para un país como México donde el 40% de la población es urbana. En aquellos países donde los asentamientos humanos son compactos, como es el caso de India y China, la estimación de la población rural es más adecuada por medio de la percepción remota que por cualquier otra técnica tradicional hasta ahora empleada. Por su parte en países donde la población rural es dispersa, como en los Estados Unidos, la percepción remota puede proporcionar los patrones de uso del suelo, a partir de los cuales es posible inferir la densidad de población con una precisión razonable.
OCEANOGRAFÍA Y RECURSOS MARINOS
Al comienzo de la percepción remota satelitaria los datos provenientes de diferentes satélites meteorológicos o del medio ambiente fueron utilizados extensivamente en investigaciones marinas y costeras, ya que los primeros satélites Landsat carecían de sensores capaces de detectar radiación infrarroja térmica, que es de utilidad particular en el trabajo oceanográfico. Por medio de la detección de la radiación proveniente del mar y de la captura sinóptica de la temperatura superficial sobre grandes áreas del océano y sobre extensas franjas de aguas costeras y de la plataforma continental, los satélites meteorológicos y actualmente los Landsat 4 y 5 han proporcionado información o han confirmado teorías acerca de la distribución de las masas de agua, de los patrones de circulación mundial de las aguas, de la estructura de las corrientes costeras y de zonas de convergencia y divergencia de masas de agua donde existen cambios notables en la temperatura o gradientes de temperatura muy pronunciados. Toda esta información es de gran utilidad en la determinación de concentraciones de peces, en la navegación de buques, en la determinación de los patrones de circulación de los vientos, y en la creación y movimientos de masas nubosas a nivel planetario, con consecuencias importantes para entender el comportamiento climático mundial. Los datos satelitarios son útiles también para determinar el estado del mar, en general, y de las áreas de generación de ondas marinas, en particular, lo que puede resultar importante para una prevención temprana de inundaciones potenciales o de daños posibles a zonas costeras por las olas de gran envergadura. La determinación de la generación de ondas y corrientes, conjuntamente con la evolución que tienen en el tiempo, es útil para determinar los remolinos y los cambios bruscos en la dirección de corrientes, lo que tiene consecuencias relevantes en el derramamiento de contaminantes y en la localización y extensión que alcanzan en un momento dado. Éste es el caso de los derrames importantes de petróleo que ha habido a lo largo de la prospección petrolera, donde por medio de satélites se ha podido tanto supervisar la extensión de la mancha de aceite sobre el mar, como ayudar a las tareas de recolección y disolución del aceite. La distribución de corrientes y los patrones de remolinos, combinados con la distribución del color de la superficie del océano, permiten establecer los valores de concentración de clorofila, particularmente en las zonas costeras y de la plataforma continental, lo que a su vez da información sobre los bancos de pesca en ciertas zonas donde existe transición de temperaturas producidas por corrientes marinas. Esto es útil para apoyar las tareas de pesca no sólo en el lugar y el tiempo adecuados, sino también en las tareas de recolección óptimas. Los satélites meteorológicos proporcionan también la evolución de la cobertura nubosa con suficiente detalle como para establecer la cantidad de radiación solar por unidad de área y por unidad de tiempo que incide sobre la superficie del agua y de la tierra, y a partir de estos datos es posible inferir la evaporación que experimentan los océanos y las consecuencias que esto trae en la formación de nubes de corrientes marinas. Los satélites meteorológicos han demostrado la capacidad para delinear la cobertura nubosa, el tipo de nubes, la persistencia de éstas, la temperatura del aire, la radiación solar y el flujo de humedad en la atmósfera. El conocimiento de estos factores apoya la elaboración de estimaciones sobre la precipitación y evaporación necesarias en los proyectos que conciernen al uso del agua en general.
En la actualidad, las imágenes de los Landsat 4 y 5 se usan cada vez con mayor frecuencia en el análisis de áreas costeras, especialmente en desembocaduras de ríos, en aguas bajas, en esteros y lagunas costeras, en donde el color y la temperatura difieren notablemente de las aguas locales, por lo que las peculiaridades de dichas aguas pueden ser rápidamente identificadas y delimitadas. Esta información es aplicable a problemas de protección ambiental, navegación y pesquería. De esta manera es posible observar manchas locales de aceite, flujo de contaminantes, transporte de sedimentos, erosión y subsidencia o desaparición de pantanos. Se han hecho también varios estudios, para analizar el hábitat de cierto tipo de especies marinas en lagunas costeras, determinando con esto los elementos de producción primaria para la explotación racional de estos recursos pesqueros. Además con imágenes Landsat se pueden determinar los canales de navegación y observar el cambio en la distribución de profundidades de las aguas costeras; esto, conjuntamente con la información sobre el patrón de corrientes, ayuda a la navegación, tanto de buques de gran calado, cómo a las flotas pesqueras. Desde luego, estos estudios proporcionan datos interesantes para el desarrollo y administración de complejos portuarios en la explotación de los recursos costeros y en el flujo de productos a través de vías marítimas. Es así como en el diseño y construcción de un puerto o en la ampliación de uno ya existente es necesario conocer la distribución de profundidades de la bahía, la distribución de corrientes y temperaturas del agua y, desde luego, la posible sedimentación del área portuaria; todos estos datos pueden ser fácilmente obtenidos por medio de imágenes de radar y de los Landsat 4 y 5.
PREVENCIÓN Y EVALUACIÓN DE DESASTRES
Una serie de resultados experimentales han indicado que las imágenes satelitarias
tienen suficiente valor como para establecer indicadores de prevención y evaluación
de cierto tipo de desastres (Tabla 6) que ocurren (Figura 29, véase pliego a
color) en nuestro planeta. Una de las áreas más promisorias de aplicación en
este sentido es la que se refiere a las inundaciones y avenidas repentinas y
de gran magnitud, que son, los desastres más frecuentes, y de mayor intensidad
en cuanto a daños materiales y costo en vidas. Estas inundaciones y avenidas
pueden provenir, como producto de tormentas, huracanes y tifones, tanto en zonas
costeras como tierra adentro. Las imágenes producto de la percepción remota
hacen posible la demarcación de áreas inundadas y, en combinación con mapas
de uso del suelo, se identifican entonces la topografía y el tipo de tierras
inundadas y la estimación de las consecuencias socioeconómicas sobre todo con
respecto a la agricultura y a la ganadería. De ahí que los datos satelitarios
proporcionan información útil para el diseño y construcción de medidas de protección
y control de inundaciones y avenidas. Las modificaciones de zonas costeras causadas
por huracanes y tifones, así como la erosión y depositación de diversos materiales
a lo largo de las zonas afectadas, pueden ser identificadas y evaluadas oportunamente
después de la tormenta. Con los satélites disponibles es posible hacerlo algunos
días después del desastre respectivo, con las consecuencias obvias en la toma
de decisiones y medidas precautorias para futuras estaciones de tormentas, particularmente
las tropicales que siguen un patrón definido a lo largo de las estaciones del
año.
Tabla 6. Desastres naturales y análisis correspondiente en relación al tipo de sensor satelitario.
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Tipo de satélites y posibles resultados
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Tipo de desastre
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Tipo de análisis
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Landsat 4 y 5
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GOES/NIMBUS
|
resultados RADARSAT
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Avenidas
|
prevención
evaluación |
sin probar
excelente |
no se aplica
no se aplica |
no se aplica
adecuado |
|
Terremotos
|
prevención
evaluación |
sin probar
posible |
no se aplica
no se aplica |
posible
posible |
|
Erupciones volcánicas
|
prevención
evaluación |
sin probar
posible |
sin probar excelente
|
posible
posible |
|
Sequías
|
prevención
evaluación |
posible
posible |
posible
adecuado |
no se aplica
adecuado |
|
Incendios
|
prevención
evaluación |
posible
excelente |
posible
adecuado |
no se aplica
adecuado |
|
Desastres agrícolas
|
prevención
evaluación |
no se aplica posible
|
no se aplica
no se aplica |
no se aplica
adecuado |
|
Tormentas y huracanes
|
prevención
evaluación |
posible excelente
|
excelente adecuado
|
no se aplica
adecuado |
|
Movimientos de glaciares
|
prevención
evaluación |
no se aplica posible
|
no se aplica
no se aplica |
posible
excelente |
|
Contaminación de aguas
|
prevención
evaluación |
no se aplica adecuado
|
no se aplica
no se aplica |
no se aplica
posible |
|
Deslizamiento de terreno
|
prevención
evaluación |
no se aplica adecuado
|
no se aplica
no se aplica |
posible
excelente |
|
Maremotos
|
prevención
evaluación |
no se aplica posible
|
no se aplica
posible |
no se aplica
posible |
|
Plagas
|
prevención
evaluación |
no se aplica excelente
|
no se aplica
posible |
no se aplica
adecuado |
|
|
||||
La detección de sequías severas por medio de imágenes satelitarias es alcanzable sólo por métodos indirectos; esto se hizo en el Sahel africano, donde por varios años se presentó un fenómeno de sequía que ocasionó daños considerables al ecosistema del lugar. Con imágenes de satélites de recursos naturales y del medio ambiente se ha establecido que ese fenómeno está conectado con la evolución del clima a escala mundial y que junto con las actividades antropogénicas relacionadas con el desmonte para tareas agrícolas, el pastoreo, la deforestación y los desarrollos urbano e industrial, desembocan en un fenómeno gradual llamado desertización, que no por ser paulatino deja de ser un desastre también, con la característica de que no sólo es natural sino que además esta influenciado por las actividades del hombre. La desertización es un fenómeno complejo, de lenta evolución y que puede ser inferido en extensión y grado a través de la manipulación adecuada de datos satelitarios, climáticos y de uso del suelo. El análisis comparativo de imágenes satelitarias indica precisamente el cambio que apunta hacia una sequía o desertización probables, en donde se manejan indicadores tales como decremento en el contenido de agua superficial, disminución en el área y vigor de la vegetación, pérdida del suelo, decremento en las tasas de precipitación pluvial anual y, en algunas áreas de desertización en progreso, el movimiento en extensión y el volumen de dunas de arena. Dentro del marco de algunas de estas situaciones de desertización, las imágenes Landsat han sido útiles en la búsqueda de fuentes adicionales de abastecimiento de agua, en la evaluación de las condiciones del suelo para fines de pastoreo y ganadería, en la identificación de áreas recuperables a bajo costo y, en general, en la supervisión y cartografiado del proceso mismo.
Las imágenes de los Landsat 4 y 5 son particularmente útiles para la identificación y evaluación directa de incendios forestales y de la vegetación en general, esto por medio del manejo sencillo de la banda del infrarrojo térmico de dichos Landsat. Esta banda también es empleada para establecer las condiciones de cultivos y zonas forestales dañadas como consecuencia de alguna condición forzante, como lo pueden ser la falta de humedad y agua, las áreas infectadas por plagas o regiones devastadas por fenómenos tales como erupciones volcánicas, tormentas o talas ilegales. Es necesario anotar, sin embargo, que a través de las imágenes satelitarias se establecen las condiciones del estado de una zona determinada y no así las causas que originaron o causaron dicho estado; esto último se logra sólo por medio de observaciones selectas y directas en el campo.
El uso combinado de satélites de recursos naturales (Landsat 4 y 5) y de satélites
del medio ambiente (GOES y NIMBUS), unido con información
de imágenes de radar (Radarsat) y, en algunos casos, en combinación con datos
tomados en campo, es factible establecer las condiciones para la evaluación
de desastres naturales (Tabla 6), así como el de poder determinar la probabilidad
de ocurrencia de un fenómeno dado con fines de prevención. Desde luego, no todos
los desastres naturales pueden ser evaluados, algunos, por su naturaleza en
el tiempo, con ocurrencia demasiado rápida y azarosa, otros, por ser demasiado
localizados en el espacio, no pueden ser detectados por métodos de percepción
remota. En muchos casos, sin embargo, ésta es realmente útil como instrumento
de apoyo en las labores de evaluación y prevención de desastres naturales. Una
técnica complementaria a la percepción remota, similar a ésta, que ha venido
desarrollándose en los últimos cinco años es la colección y envío de datos de
campo en forma automatizada y por medio de satélites retransmisores dedicados
a tal fin. Esta técnica funciona de la siguiente manera: en la posibilidad de
ocurrencia de un evento relacionado con un desastre natural o en zonas donde
se sabe que ocurren fenómenos de este tipo, como los son las regiones sísmicas
o volcánicas, se instalan estaciones autónomas alimentadas con celdas solares.
Estas estaciones colectan datos del medio ambiente geofísico, como por ejemplo:
irradiación solar, actividad sísmica, precipitación pluvial, emanación de gases,
temperatura del aire y del suelo, humedad relativa del aire, intensidad y dirección
del viento, o el nivel del mar, los cuales son enviados regularmente y en forma
automática a un centro de cálculo y de investigación; el envío se realiza por
medio de una red de satélites retransmisores. En el centro de cálculo dichos
datos son procesados y combinados con imágenes satelitarias, de tal forma que
es posible establecer las condiciones de actividad volcánica de un volcán determinado
u observar el posible incremento de la actividad sísmica de una zona que presente
frecuentes movimientos telúricos. Con los modelos físicos y matemáticos adecuados
se evalúan entonces las probabilidades de ocurrencia de un fenómeno volcánico
o sísmico con las consecuentes medidas de prevención de posibles desastres.
Para la prevención y evaluación de otro tipo de desastres se pueden seguir técnicas
similares.
SILVICULTURA
Entre los principales aspectos relacionados, en general, con la teleobservación de una cobertura vegetal (Figura 30; véase pliego a color) y, en especial, con aquellos que se refieren al estudio de los bosques, se encuentran las que se relacionan con: 1) la detección de zonas deterioradas por plagas, incendios o tala inmoderada; 2) el cambio en el tiempo y en el espacio del vigor de los árboles, tanto en lo que se refiere al área foliar como a la biomasa; 3) la ubicación y delimitación de las áreas boscosas, y 4) la identificación de las especies en relación al tipo de suelo, altura sobre el nivel del mar, condiciones climatológicas y localización geográfica. Estos cuatro aspectos de la silvicultura desde el punto de vista de la percepción remota, constituyen la base para establecer una metodología capaz de proporcionar censos de bosques con regularidad y oportunidad. Todo esto con fines de control y explotación racional por especie de árbol, de supervisión de zonas dañadas por desastres naturales o por acciones ilegales como la tala inmoderada, además de que permite definir las políticas de conservación y reforestación. El recurso forestal es similar al agrícola, en el sentido de que puede ser explotado para beneficios muy específicos en el desarrollo socioeconómico del país, sin embargo, el ciclo del crecimiento y madurez es mucho más largo que el de cualquier cultivo alimenticio; también es atacado por plagas que pueden acabar con áreas considerables de bosques y la contaminación ambiental por desechos industriales afecta notablemente a los árboles de un bosque. De aquí que las áreas de explotación boscosas tengan que ser mucho más grandes que las agrícolas, por lo que el control y supervisión de tales áreas sólo puede llevarse a cabo con el apoyo de la percepción remota. En esencia, lo que deseamos conocer de un bosque por esta vía es la especie o las especies de árboles que contiene, la extensión que cubren y su localización, ya que con estos datos podemos elaborar un modelo para estimar la cuota de producción en volumen de madera, y con esto definir el ritmo de reforestación requerido. Este ritmo debe incluir, el volumen de explotación y las pérdidas por incendios, plagas y talas prohibidas, con lo que se puede conservar un equilibrio racional del bosque. Un equilibrio de esta naturaleza tiene consecuencias directas en el comportamiento del ecosistema, ya que una amplia cobertura vegetal, como lo es un bosque, mantiene factores de evapotranspiración y de reflectancia que inciden en los patrones de formación y movimiento de masas nubosas, las que son necesarias para mantener la estabilidad del clima regional. Esto es tan importante que, por ejemplo, la cobertura vegetal de la Amazonia influye en el clima a escala mundial; la eliminación de una buena parte de la Amazonia traerá consecuencias muy graves a nivel planetario. Además de todo esto, las áreas boscosas retienen el suelo e impiden la erosión, evitando con esto el azolve de presas, ríos y canales de riego y, por otro lado, alimentan con valiosos minerales, a través del ciclo del agua, a los valles dedicados al cultivo. También podemos decir que en el cartografiado de los árboles de un bosque estamos interesados en la discriminación de las clases que forman las diferentes especies de árboles en relación al tipo de suelo, las posibles variaciones de cada clase que puedan reflejar diferentes volúmenes de biomasa y determinar las fronteras y la extensión de cada clase de árbol. Entre más clases podamos discriminar, mejores serán nuestras aplicaciones en silvicultura.
A todas estas preguntas no hay respuestas simples debido a la manera compleja en la que las diferentes especies de árboles interaccionan con el medio ambiente, ya que las condiciones climáticas, topográficas y litológicas pueden variar tanto en el espacio como en el tiempo. Al analizar las relaciones que involucran estas condiciones, es necesario estudiar también el concepto multiespectral de la vegetación y, en particular, evaluar la variación en el tiempo de la respuesta espectral de las diferentes especies de árboles que componen un bosque. En otras palabras, el proceso de madurez de una clase de árboles, desde su crecimiento, trae como consecuencia un cambio en la respuesta espectral asociada a dicha clase, de manera que la variación de esta respuesta es un indicador de la clase de árboles y del particular estado de crecimiento, el que se manifiesta en el vigor del área foliar. Al considerar la delimitación de las clases en el contexto arriba explicado, establecemos entonces un orden jerárquico que conduce a la predicción de la razón de explotación de una área boscosa, tomando en cuenta las condiciones del entorno geofísico donde reside el bosque.
Ahora bien en la teleobservación de los recursos forestales es necesaria la
obtención de imágenes multiespectrales a diferentes resoluciones espaciales
proporcionadas básicamente por los Landsat 4 y 5 y por el SPOT;
además de que la capacidad estereoscópica de este último satélite complementa
en forma muy adecuada la información del infrarrojo térmico que brindan los
Landsat 4 y 5. El inventario del volumen aproximado de madera disponible requiere
de información detallada, producto de los pares estereoscópicos del SPOT
obtenidos en modo pancromático con CIV de 10 x 10 m2;, conjuntamente
con un muestreo cuidadoso en campo. Al mismo tiempo, esta muy detallada información
necesita de ser extrapolada sobre áreas mucho más grandes que las utilizadas
en las zonas piloto para la estimación del volumen de madera. Para grandes áreas
de aplicación, la muy alta resolución espacial requerida puede involucrar la
manipulación y el procesamiento de enormes cantidades de datos, de tal forma
que no resulta costeable procesarlos todos, de aquí que de toda la zona cubierta
por las imágenes de satélites, se seleccionen al azar regiones sobre las cuales
se aplica el método de estimación del volumen de madera, y a partir de esto
se obtenga el volumen para la zona completa. Para la determinación de zonas
infectadas, pero no para la definición de la plaga en cuestión, es necesaria
la interpretación de los datos de la banda infrarroja térmica; lo mismo sucede
para las áreas destruidas o devastadas. La clasificación de especies de árboles
requiere de la combinación de datos Landsat, SPOT y del muestreo
selecto en campo. La identificación y delimitación de las áreas susceptibles
de ser reforestadas requieren de todo lo anterior, además de datos climatológicos
y de los tipos del suelo de la zona potencialmente considerada; el proceso de
reforestación puede ser supervisado por una inspección simple de imágenes satelitarias
obtenidas a intervalos regulares de tiempo.
En cuanto al uso del radar en silvicultura, se han realizado una serie de experimentos para estudiar la interacción de sus señales, con la vegetación, y en especial, en relación al área foliar de los árboles y a la textura que éstos presentan cuando son teleobservados desde un satélite o un avión. Estos experimentos se llevaron a cabo en una variedad de condiciones topográficas y climáticas.
Al analizar las imágenes de radar, así como la textura de las áreas boscosas,
fue posible determinar varios tipos de cobertura vegetal, que iban desde pastizales,
pasando por arbustos, hasta diferentes clases de árboles. Es necesario puntualizar
que la longitud de onda utilizada en estos casos para las señales de radar fue
de tan sólo algunos centímetros, ya que si se utilizan señales de longitud de
onda mayor, es decir de varias decenas de centímetros o de algunos metros, la
vegetación resultaría "transparente" y sólo se observaría el suelo. En estos
estudios quedó claro también que las zonas quemadas por incendios y la frontera
de los bosques con otros objetos de la superficie terrestre quedaban muy delimitadas.
Sin embargo, las variaciones debidas a cierta clase de árboles, tales como diferentes
tipos de pinos, no pudieron ser diferenciadas en las imágenes de radar. Por
otro lado es también posible observar las variaciones debidas al grado en el
cual un determinado bosque ha sido talado, la presencia de árboles muy antiguos
y altos, y el tamaño y patrón de zonas reforestadas. Las imágenes de radar son
especialmente útiles para determinar patrones de textura de una cierta cobertura
de clase, de tal forma que la que aparece en una imagen de radar es generalmente
bastante fina para áreas no boscosas y bastante más rugosa para zonas de cobertura
vegetal. La variación en los valores de los pixels de una imagen de radar es
relativamente pequeña para varios tipos de vegetación, por lo que estos tipos
se distinguen más bien por las diferencias en la textura. Para aquellas regiones
con una topografía más o menos plana, las diferencias en tonalidad de zonas
con escasa vegetación se refieren esencialmente al tipo de suelo y al contenido
de humedad superficial. Debido a la sensibilidad del radar para detectar diferentes
texturas de una escena en general, es posible establecer con bastante precisión
las variaciones en la densidad de la vegetación, ya que éstas se presentan como
diferentes tipos de textura; de ahí que sea factible determinar diferencias
en la densidad y altura de varias comunidades de árboles en bosques y selvas.
En resumen, podemos afirmar que los estudios hechos hasta ahora con imágenes
de radar, de los Landsat 4 y 5 y del SPOT, indican que éstas
pueden jugar un papel importante en las siguientes áreas de la silvicultura,
desde el punto de vista de la percepción remota: a) preparación de mapas a escalas
pequeñas y regionales relacionados a varios tipos de vegetación y en especial
en la elaboración de cartas y mapas donde existen pronunciadas diferencias estructurales
entre comunidades de plantas; b) delimitación de zonas de vegetación que dependen
de la altura sobre el nivel del mar; c) trazado de patrones de incendios, plagas,
talas, regeneración y reforestación de coberturas vegetales; d) determinación
de la línea de altura de una especie de árbol; e) producción de estimaciones
de densidad de vegetación en áreas con coberturas escasas y estimación del área
foliar para áreas con coberturas abundantes, y f) suplementación de fotografías
de alta resolución en las cuales las diferencias de textura relacionadas con
la vegetación son débilmente expresadas. Además de esto, podemos decir que la
silvicultura y la evaluación de coberturas en general constituyen áreas de la
percepción remota donde las imágenes de radar se complementan con las producidas
por los Landsat 4 y 5 y por el SPOT.
IDENTIFICACIÓN DE HIELO MARINO
El notable incremento del tránsito de barcos de investigación, mercantes y de exploración, en combinación con las labores de exploración del petróleo en aguas árticas y subárticas, ha incrementado drásticamente la necesidad de información oportuna referente a las condiciones de la cobertura del hielo marino. Las condiciones globales del clima requieren de información rápida acerca de las capas polares y regiones circundantes para la predicción del tiempo en diversas zonas del planeta. Así, las condiciones de la cobertura del hielo deben ser conocidas en general por los exploradores y los meteorólogos, y podemos afirmar que la percepción remota, especialmente la satelitaria, es la única manera práctica de cartografiar las condiciones del hielo sobre una base regional y repetitiva.
La teleobservación del hielo marino en regiones árticas y subárticas tiene que enfrentar las siguientes limitaciones y requerimientos: 1) durante varios meses del año (invierno) se tienen condiciones de iluminación solar muy pobres; 2) las nubes y la neblina persisten por una buena parte del año; 3) se requiere de una cobertura amplia, regional y oportuna, y 4) es necesaria la cobertura repetitiva a una alta frecuencia, al menos una vez a la semana, para analizar el movimiento del hielo sobre todo en primavera cuando ocurren rompimientos importantes de la capa formada en el invierno. Estos requerimientos son satisfechos y las limitaciones son salvadas en su mayor parte por imágenes satelitarias de radar (Radarsat), pero es necesario complementarla con imágenes Landsat. La evaluación del hielo marino es una de las pocas aplicaciones de la teleobservación terrestre donde no es necesario ni práctico el apoyo de campo, no al menos para el proceso de análisis de las imágenes satelitarias, las cuales deben ser estudiadas de inmediato, pues la cobertura de hielo cambia en tan sólo algunos días. En cuanto a las imágenes Landsat, éstas pueden ser obtenidas hasta latitudes de 81°, tanto norte como sur, a una frecuencia y condiciones de iluminación correcta durante poco más de la mitad del año. Las ventajas de las imágenes Landsat estriban en su bajo costo, su cobertura espectral, su alta resolución espacial y el de poder contar con una red adecuada de estaciones receptoras y satélites de enlace con lo que las imágenes respectivas pueden ser obtenidas y procesadas oportunamente. Las condiciones pobres de iluminación y la cobertura nubosa son las dos limitaciones que presentan las imágenes Landsat para dichas latitudes. En cuanto a la cobertura nubosa y de neblina, comunes en las latitudes extremas, se encuentran que tienen respuestas similares a las del hielo. No obstante, siguiendo algunos criterios simples de forma y textura, es posible diferenciar al hielo marino; estos criterios son los siguientes: 1) la brillantez del hielo es generalmente más uniforme que la de las nubes; también las fracturas y canales del hielo pueden ser utilizadas para discriminarlo de las nubes; 2) las sombras de éstas pueden ser reconocidas en la imagen Landsat; 3) las nubes tienen márgenes desvanecidos, mientras que los fragmentos de hielo y icebergs presentan contactos muy precisos con el agua, y 4) en general los patrones y texturas de distribución espacial de los hielos difieren de aquellos de las nubes.
En lo que se refiere a la evaluación del hielo marino por medio de imágenes
de radar, podemos decir que las principales ventajas son la posibilidad de adquirir
imágenes en condiciones de oscuridad o cuando también prevalecen condiciones
de nubosidad o neblina, ya que estos objetos son transparentes a las señales
de radar. En la actualidad, sin embargo, no se cuenta aún con una cobertura
satelitaria de radar suficientemente amplia en espacio y tiempo como para que
las imágenes de radar constituyan un elemento de análisis rutinario del hielo
marino. Pronto será salvada esta dificultad, pues se prevén lanzamientos de
satélites de esta naturaleza que proporcionarán datos a bajo costo y en forma
oportuna; cuando esto se tenga a la mano, es muy posible que la cobertura de
hielo marino sólo pueda estudiarse con imágenes de este tipo. No obstante que
la rugosidad de la superficie de los hielos explica la mayoría de las diferencias
observadas en las clases de hielos marinos, el contenido de salmuera en el hielo
ejerce una influencia notable en la señal de radar. El hielo joven tiene un
alto contenido de salmuera, la cual va reduciéndose hasta un mínimo para el
que ya tiene varios años, de tal forma que el hielo joven aparece más brillante
en la imagen de radar que el hielo viejo, aun cuando ambos tengan la misma rugosidad.
Con estas características del hielo marino es posible distinguir una variedad
muy adecuada de clases, observar los canales y las grietas que aparecen en una
cobertura de hielo, y distinguir el agua que resurge entre los diferentes hielos.