IV. APLICACIONES

Todos y cada uno de los aspectos de la escena y el paisaje est�n relacionados e integrados entre s�, por lo que la visi�n sin�ptica que proporciona la percepci�n remota ha permitido estudiar, no s�lo las manifestaciones de la escena y el paisaje, sino tambi�n la interrelaci�n que hay entre dichas manifestaciones.

NO EXISTE autonom�a entre los diferentes aspectos del paisaje, sino una interdependencia que modula la existencia de cada uno de ellos; as�, la cobertura vegetal de una escena terrestre est� delimitada y determinada, entre otros factores, por la red hidrol�gica, las topoformas y los tipos de suelo, adem�s del resultado del r�gimen de lluvias, aunque esto no queda plasmado directa y abiertamente en la escena terrestre y, por tanto, en las im�genes correspondientes. De aqu� 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 tambi�n como unidad integrada del terreno, hablando en el contexto geof�sico. Sin embargo, estas consideraciones se aplican por igual a cualquier tipo de escena, al utilizarse la terminolog�a a cada caso. Es precisamente esta unidad integrada del terreno o de la escena la que es percibida y manipulada a trav�s de la visi�n sin�ptica que proporciona la percepci�n remota. Es claro tambi�n que el sistema �seo no puede existir como tal sin el concurso del resto de los tejidos, y que una modificaci�n de �stos incide en aqu�l, ya que los elementos de la escena son parte integrante de un sistema f�sico complejo, que hemos denominado el paisaje, que evoluciona siempre como un todo; de ah� que la imagen digital multiespectral, siendo una representaci�n de la escena, permita estudiar y supervisar la evoluci�n como un todo de dicho sistema. A partir de este contexto integral pasemos ahora a discutir varias de las aplicaciones m�s importantes de la percepci�n remota, comenzando por aqu�llas que se refieren al medio ambiente geof�sico.

GEOHIDROLOG�A

El crecimiento r�pido de la poblaci�n nacional, conjuntamente con la expansi�n de las �reas agr�colas irrigadas y el desarrollo industrial, han impuesto condiciones de degradaci�n al sistema geof�sico natural, tanto en extensi�n 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 pr�ctica de usar y desechar los recursos naturales; en particular el uso de los recursos acu�feros superficiales y subterr�neos que es cada vez m�s delicado y que en los �ltimos a�os ha cobrado una importancia nacional en nuestro pa�s. Como resultado de esto, es evidente que una pol�tica sustentada por m�todos cient�ficos para la administraci�n racional de los recursos acu�feros es indispensable para mantener la expansi�n socioecon�mica de la naci�n y para evitar la degradaci�n 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 m�s los procesos hidrol�gicos en su interacci�n con el medio ambiente y las actividades antropog�nicas, sino tambi�n los aspectos cient�ficos concernientes al ciclo completo del agua, puesto que no obstante que se supone que la cantidad total de �sta en la Tierra permanece constante, su distribuci�n en el espacio y en el tiempo es inconveniente en muchas ocasiones, de ah� que diversos periodos de flujo y sequ�a deben ser afrontados con el objeto de controlar y manejar los recursos acu�feros 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 terr�queo est�n cubiertas por ella pero, el problema no consiste en esto, sino m�s bien en que �sta 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 est� clasificada como �rida y un 15% adicional como semi�rida, siendo la situaci�n para M�xico a�n peor, puesto que un 60% del territorio nacional est� clasificado como semi�rido y �rido, de ah� que el agua haya sido un factor limitante considerable en el desarrollo de la agricultura y la industria para aquellas regiones del pa�s con carencia de este recurso.

El uso de los sat�lites de percepci�n remota en relaci�n con el problema geohidrol�gico ha crecido continuamente desde 1970; al principio este uso se bas� en operaci�n de sat�lites polares de baja �rbita, llamados de "recursos naturales", con �rbitas de entre 700 y 1 500 km de altura sobre la superficie terrestre. Poco despu�s los sat�lites llamados del "medio ambiente", con �rbitas ecuatoriales y geoestacionarias a una altura de 35 400 km vinieron a complementar los datos para las aplicaciones en recursos acu�feros. Las restricciones pr�cticas de estos sat�lites resultan generalmente estar en un compromiso entre el �rea del CIV, la frecuencia de observaci�n de zonas individuales y la resoluci�n espacial y temporal. Los sat�lites de tipo ambiente observan a una frecuencia relativamente alta: dos veces al d�a, su resoluci�n temporal es relativamente alta; sin embargo, la resoluci�n espacial es relativamente baja, ya que el CIV correspondiente es bastante grande: 1 km². Este tipo de sat�lites ha contribuido a la geohidrolog�a 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 formaci�n y desarrollo de huracanes y los patrones de movimiento de los vientos atmosf�ricos. Tambi�n proporcionan informaci�n sobre fen�menos superficiales de gran escala, como son efectos de sequ�as prolongadas, inundaciones, variaciones en el contenido de humedad de la vegetaci�n y amplitud de dep�sitos 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 sat�lites de recursos naturales hacen observaciones a una frecuencia relativamente baja: de 16 a 18 d�as, esto es, una misma regi�n del planeta es registrada cada dos semanas aproximadamente (Figura 4). La resoluci�n de estos sat�lites es relativamente alta: comprende tama�os del CIV que van desde 57 x 79 m² para el barredor multiespectral (MSS), hasta 30x30 m² en el mapeador tem�tico 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 d�as con un CIV bastante peque�o, lo que permite atacar una gran variedad de problemas. Este tipo de sat�lites ha contribuido enormemente a la evaluaci�n de las condiciones del terreno para la prospecci�n de los recursos naturales en general, ya que las im�genes que se obtienen cubren buena parte del espectro de la luz visible y parte del infrarrojo t�rmico, con lo que se pueden establecer tanto los tipos de rocas (en zonas semi�ridas), las geoformas como son los valles, las monta�as y las mesetas, as� como observar los lineamientos, los patrones de textura de drenaje y las anomal�as en la vegetaci�n. Cuando estos atributos del terreno son mezclados adecuadamente con medidas puntuales hechas en el campo, se pueden modelar las mencionadas clases de cobertura que est�n interrelacionadas con el problema geohidrol�gico, y a partir de aqu� dilucidar los indicadores necesarios para la identificaci�n y cuantificaci�n de las manifestaciones acu�feras tanto superficiales como subterr�neas. En los �ltimos a�os se han sumado a los sat�lites arriba mencionados varios m�s que trabajan con se�ales de radar. Estos sat�lites son de �rbita polar y de baja altura, hacen observaciones a una frecuencia relativamente baja: cada dos semanas, y la resoluci�n 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 regi�n del radar proporcionan informaci�n complementaria a la que producen los sensores que trabajan con luz visible e infrarroja, con la caracter�stica �nica de que, trat�ndose de sistemas activos, tienen acoplada su propia fuente de "iluminaci�n", con lo que se tiene independencia con respecto a la luz solar, lo que garantiza no solamente la posibilidad de operaci�n tanto en el d�a como en la noche, sino tambi�n la obtenci�n de im�genes con condiciones de "iluminaci�n" homog�neas y bajo diferentes �ngulos de observaci�n; esto �ltimo es muy importante, ya que al traer su propia fuente de "iluminaci�n" ésta puede ser orientada directamente hacia la superficie terrestre, o en forma lateral con relaci�n al movimiento de la plataforma satelitaria. De hecho las vistas laterales o "iluminaciones" laterales son las m�s frecuentes en la operaci�n del radar. Adem�s de todo esto, la medida de la respuesta espectral en la regi�n del radar permite establecer la distribuci�n espacial de las litolog�as, los patrones de textura del terreno, las �reas de drenaje, las pendientes de las geoformas (con apoyo de campo) y la distribuci�n espacial de la humedad superficial del suelo. La determinaci�n de las estructuras quasielementales como las que acabamos de mencionar es de gran importancia para la geohidrolog�a y la geof�sica, principalmente en prospecci�n de los recursos naturales terrestres. Los sat�lites del medio ambiente, los de recursos naturales y los de radar, proporcionan los datos suficientes como para elaborar modelos del comportamiento atmosf�rico y con ello establecer los mecanismos de evoluci�n del clima terrestre, todo esto con consecuencias notables para determinar el ciclo completo del agua para una regi�n espec�fica. Junto con la informaci�n cuantitativa sobre este ciclo, se encuentran los indicadores del terreno arriba mencionados (estructuras quasielementales) relacionados con la geohidrolog�a del lugar, con lo que se tiene entonces un panorama completo de las manifestaciones acu�feras, que apoyan la administraci�n racional de los cuerpos de agua superficiales y subterr�neos.



GEOTERMIA

Seg�n las estad�sticas poblacionales, en el a�o 2000 la poblaci�n de M�xico sobrepasar� los 100 millones de habitantes. Satisfacer las necesidades de agua y energ�a para usos dom�sticos, municipales, agropecuarios e industriales de esa poblaci�n representa un serio problema, ya que el desarrollo socioecon�mico va ligado siempre a los recursos acu�feros y energ�ticos. Para enfrentar este desarrollo se requiere del aprovechamiento m�ximo de los recursos hidrol�gicos subterr�neos principalmente y de la exploraci�n y explotaci�n de fuentes "limpias" de energ�a como lo es la geotermia. Un trabajo de esta naturaleza, desde el punto de vista de la percepci�n remota, consta b�sicamente de tres etapas: prospecci�n, cuantificaci�n y predicci�n. Veamos cada una de ellas a la luz de la teleobservaci�n terrestre. La prospecci�n se refiere a la identificaci�n y delimitaci�n de las fuentes geot�rmicas, labor que ha sido realizada con apoyo de campo y fotograf�as a�reas, dando como resultado que en M�xico ya se conozcan todos los campos geot�rmicos. La cuantificaci�n de un campo de este tipo es una tarea dif�cil, ya que se requiere conocer, entre otros par�metros, la temperatura y la presi�n del agua del manto geot�rmico, que son datos de campo, y la energ�a liberada por el campo geot�rmico, la cual puede establecerse por medio de im�genes satelitarias con bandas en el infrarrojo t�rmico tomadas tanto en el d�a como en la noche, lo que proporciona una estimaci�n del potencial generador de energ�a hidrot�rmica. La cuantificaci�n es la etapa m�s importante en la evaluaci�n, ya que involucra la rentabilidad del campo geot�rmico en t�rminos de costos de explotaci�n en relaci�n con la energ�a el�ctrica generada. Otro factor importante es la predicci�n, la cual se refiere al comportamiento esperado del campo geot�rmico durante el proceso de explotaci�n. Para esto es necesario determinar, utilizando los datos satelitarios en el contexto geohidrol�gico arriba discutido, la recarga de agua del campo en cuesti�n, pues una sobrexplotaci�n traer�a como consecuencia el abatimiento en la energ�a generada, con la consecuente reducci�n de su vida �til. Es decir que la predicci�n es equivalente a establecer las condiciones de operaci�n �ptimas de rendimiento del campo, bajo un control que puede estar apoyado por los datos satelitarios en el infrarrojo t�rmico. En la predicci�n no puede dejarse de lado el hecho de que la prospecci�n y explotaci�n geot�rmica traen una modificaci�n substancial del ecosistema circundante al campo geot�rmico espec�fico. El control cuidadoso que debe llevarse para no alterar demasiado la zona aleda�a a tal campo se refiere a la modificaci�n de las clases de cobertura de dicha zona, y que puede ser supervisada y controlada por medio de sat�lites de recursos naturales, puesto que son los que tienen las bandas y la resoluci�n espacial adecuadas para soportar este tipo de supervisi�n.

Hay que agregar que el recurso geot�rmico es t�citamente un recurso renovable, mientras que los hidrocarburos no lo son, por lo que es importante acelerar el uso de este energ�tico hidrot�rmico. Para ahondar en los conceptos desarrollados diremos que el empleo correcto de t�cnicas geof�sicas de campo, conjuntamente con la utilizaci�n combinada de im�genes satelitarias, permiten calcular en forma confiable el potencial de un campo geot�rmico y predecir su comportamiento para diversas posibilidades de explotaci�n. El potencial de la percepci�n remota se ve claro en estas consideraciones, y m�s cuando se toma en cuenta que el n�mero de manifestaciones hidrotermales reportadas en M�xico sobrepasa las 300, algunas con manantiales de hasta 87°C; resulta pues imperativo seleccionar cu�les de entre las de m�s amplio potencial recibir�n primeramente el esfuerzo de la explotaci�n y la operaci�n correspondiente. Es importante hacer notar que una fuente geot�rmica trae como subproducto la salmuera y el cloruro de potasio, ambos materiales de actual importancia en M�xico y, �tiles en su desarrollo industrial. En una de las raras plantas geot�rmicas en explotaci�n en el mundo, el complejo de Cerro Prieto en la pen�nsula de la Baja California, se trabaja ya en el desarrollo de una instalaci�n industrial que permitir� extraer a niveles adecuados el cloruro de potasio. Por otro lado, las aguas subterr�neas con temperaturas de entre 35 y 40°C, que s�lo pudieran proporcionar un rendimiento regular de energ�a, ser�an de utilidad en proyectos agr�colas para calentar los suelos y acondicionar invernaderos. Esta t�cnica ha sido ya utilizada en el desierto del Negev, Israel, en donde se ha aumentado el rendimiento agr�cola hasta en un 50%; en otras palabras, la percepci�n remota puede no s�lo apoyar la selecci�n de campos de alto rendimiento, sino intervenir tambi�n en la clasificaci�n de aquellos campos susceptibles de ser utilizados en otras �reas de la prospecci�n de los recursos naturales de M�xico, como es el caso de la agricultura.



AGRICULTURA

Las condiciones demogr�ficas del pa�s han impuesto una degradaci�n al ecosistema natural y han introducido condiciones que requieren optimizar la utilizaci�n de los recursos naturales con el objeto de sustentar el desarrollo socioecon�mico que demanda el crecimiento poblacional. En este contexto se encuentra la gesti�n de los productos de la tierra que implica la identificaci�n, delimitaci�n, cuantificaci�n y predicci�n de cosechas; este �ltimo rubro en relaci�n al tonelaje esperado de un cultivo y los tres primeros, a la distribuci�n espacial del mismo cultivo. Dentro de las primeras aplicaciones de la percepci�n remota se encuentra precisamente la que se refiere a la agricultura, tanto por la relativa facilidad con la que una clasificaci�n espectral puede separar un cultivo dado, como por lo que representa en la alimentaci�n de una comunidad nacional. Con im�genes satelitarias se han obtenido precisiones de hasta 90% en la identificaci�n de un cultivo espec�fico, en estudios donde se analizaron grandes �reas, homog�neas, con campos de cultivo regulares y con monocultivos en cada predio sembrado, como es el caso de las grandes extensiones agr�colas de los Estados Unidos, sobre todo en los estados centrales de ese pa�s. En M�xico, sin embargo, s�lo algunas �reas tienen la estructura de los campos agr�colas 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 M�xico; en ellos se cuenta con la infraestructura necesaria para sostener cultivos de irrigaci�n en zonas relativamente planas. De hecho, en M�xico, la mayor�a de los cultivos son de temporal, establecidos en lugares topogr�ficamente accidentados, con predios peque�os e irregulares y en donde generalmente se siembran dos o tres especies vegetales. A esta complejidad hay que agregar que muchas especies agr�colas tienen respuestas similares, por lo que en medios accidentados y complejos las im�genes satelitarias pueden proporcionar datos insuficientes para la identificaci�n de tales cultivos. Aun cuando se incremente la complejidad computacional, se pueden obtener mejores resultados al mezclar varias im�genes de diferentes fechas; esta t�cnica ha producido precisiones que llegan hasta de un 95% para �reas simples y entre un 75% y un 80% para �reas complejas. Desde luego, agregando clasificaciones texturales y morfol�gicas los resultados pueden ser todav�a mejores, pero esto est� todav�a en v�as de exploraci�n en el �rea de la prospecci�n agr�cola. Pueden anticiparse mejoras adicionales en M�xico al incluir datos extras para cada �rea cultivada, como son el calendario general de cultivo que incluye, el barbechado, la siembra, el abono, y la irrigaci�n natural o artificial, el tipo de suelo y el tipo de semilla. Estos datos, combinados con las m�s modernas t�cnicas de muestreo y validaci�n estad�stica y junto con las im�genes de gran resoluci�n de los Landsat 4 y 5 (TM) y del SPOT, mejorar�n seguramente las precisiones alcanzadas hasta ahora. La percepci�n remota tiene, no obstante, limitaciones en relaci�n a este problema de evaluaci�n agr�cola que es necesario mencionar. Cuando la complejidad de las �reas cultivadas no rebasa cierto limite es posible obtener resultados razonables, sin embargo, para policultivos irregulares, en zonas monta�osas, donde priva una gran variedad de condiciones topogr�ficas, litol�gicas y climatol�gicas, es muy dif�cil asegurar que aqu�lla pueda aportar elementos un�vocos en la identificaci�n de cualquier tipo de cultivo. Como ya hab�amos dicho, en M�xico la mayor�a de los plant�os 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 �poca de lluvias; estas nubes, del tipo cumulonimbo, impiden el registro de im�genes 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 informaci�n que llega al sensor remoto se refiere pr�cticamente a la cobertura nubosa. En recientes estudios empleando sensores remotos con se�ales de radar se han obtenido resultados prometedores, puesto que este tipo de se�ales penetra la cobertura nubosa casi sin distorsi�n, lo que permite captar los cultivos que se encuentran bajo las nubes; si se considera adem�s que este tipo de sensores operan con un CIV del orden de 20 x 20 m², la resoluci�n espacial asociada a las im�genes resultantes puede ser m�s que adecuada para estudios de campos agr�colas irregulares y complejos. La identificaci�n de un cultivo, conjuntamente con la extensi�n y localizaci�n que ocupa en una regi�n determinada, no es m�s que un paso previo en el proceso de estimaci�n del volumen de producci�n de un campo dedicado a un cultivo determinado. Tener los datos del tonelaje aproximado con suficiente anticipaci�n y de la producci�n que se espera para un cultivo tiene consecuencias precisas en la econom�a de una regi�n, o inclusive del pa�s puesto que permite una gesti�n racional de un recurso natural estrechamente ligado con la problem�tica alimentaria. Los estudios que se han hecho hasta ahora indican que, en la mayor�a de los casos, las im�genes satelitarias no son por s� mismas suficientes para proporcionar datos que permitan una estimaci�n confiable de rendimientos agr�colas para la mayor�a de los cultivos. Para poder contar con una estimaci�n confiable es necesaria la combinaci�n de datos satelitarios, principalmente de radar y de aquellos sat�lites llamados del medio ambiente y de recursos naturales, con los que se pueden obtener par�metros tales como la insolaci�n solar, la distribuci�n de la humedad del suelo y vegetaci�n y los patrones de circulaci�n de las nubes, con observaciones en el campo, que permiten, a su vez, determinar el tipo de suelo, la topograf�a y la evapotranspiraci�n de la cubierta vegetal. Con esto estamos diciendo una vez m�s que las im�genes 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.



GEOLOG�A

La utilizaci�n de las im�genes obtenidas por los sat�lites de percepci�n remota en M�xico comenz� poco despu�s del lanzamiento del Landsat 1. Desde entonces, las aplicaciones de estas im�genes han crecido r�pidamente hacia la mayor parte de las �reas de investigaci�n en usos del suelo y prospecci�n de recursos naturales. Es probable que el �rea de investigaci�n m�s dif�cil en percepci�n remota desde sat�lite o avi�n sea la geol�gica, puesto que requiere de varias transformaciones en la imagen multiespectral, que cubren las tres clasificaciones ilustradas en la Tabla 2, y de la integraci�n de datos topogr�ficos, geof�sicos, geoqu�micos, petrogr�ficos y geobot�nicos, todos ellos coordinados con un buen apoyo de campo. En general, la geolog�a demanda la obtenci�n de datos de sat�lites 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 investigaci�n geol�gica se hallan en los importantes dominios de las prospecciones minera y petrolera. De hecho, las grandes compa��as petroleras y mineras a escala mundial son las que m�s demanda tienen de im�genes satelitarias para los fines de prospecci�n mencionados. El trabajo de investigaci�n geol�gica est� dividido en dos grandes categor�as: la primera que concierne esencialmente a fen�menos est�ticos, como lo es la distribuci�n, car�cter y estructura de cuerpos rocosos, geoformas, litolog�as y fallas estructurales, y la segunda que tiene que ver con fen�menos din�micos, como el vulcanismo, las modificaciones en la plataforma continental y la sismolog�a. En las observaciones de fen�menos est�ticos, 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 visi�n sin�ptica del �rea cubierta por una sola observaci�n. En geolog�a es particularmente importante la visi�n de conjunto, pues las geoformas, tales como las cadenas monta�osas, los valles, las cuencas o las mesetas, est�n estrechamente interrelacionadas y su extensi�n puede abarcar una gran �rea; de manera que para evaluar geol�gicamente una regi�n se requiere de una visi�n sin�ptica.

De hecho, unas cuantas im�genes Landsat pueden cubrir una cadena monta�osa, mientras que algunos cientos de im�genes alcanzan a cubrir un continente completo; como resultado de esto, estas im�genes satelitarias proporcionan un panorama de la constituci�n geol�gica de los continentes que es compatible con la moderna teor�a de tect�nica de placas. Diversos elementos estructurales, tal vez irregulares o aun discontinuos, dentro de los confines de una �rea peque�a, pueden revelarse como lineamientos de extensi�n regional y en algunos casos semicontinental, adem�s de que las unidades rocosas prominentes pueden ser trazadas mucho m�s all� de su reconocimiento original. Los ge�logos pueden seguir todos esos rasgos estructurales a trav�s de un plegamiento completo sin tener que trabajar con una gran cantidad de aerofotograf�as, las que en muchas ocasiones son tomadas bajo diferentes condiciones de �ngulo de vista e iluminaci�n. Dichos rasgos pueden variar en importancia geol�gica, pero a menudo pueden ser observados a simple vista en una impresi�n fotogr�fica 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 geol�gicas. Para aquellas regiones cubiertas con vegetaci�n densa son m�s apropiadas las im�genes de radar, puesto que, adem�s de proporcionar una penetraci�n adecuada de la vegetaci�n, 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 meteorolog�a e industria militar, los radares han sido utilizados extensivamente para cartografiar estructuras y rasgos geol�gicos, particularmente en aquellas regiones de la Tierra donde la cobertura nubosa presenta un problema serio a sensores que operan en la regi�n visible e infrarroja como el Landsat. Es por esto que varias compa��as de exploraci�n, as� como algunas agencias gubernamentales, en colaboraci�n con organizaciones industriales, han utilizado radares para cartograf�a a gran escala, especialmente en regiones ecuatoriales con gran cobertura nubosa. Por ejemplo, casi todo el Brasil, Venezuela, Ecuador, Panam�, Nigeria y Togo, han sido estudiados y cartografiados geol�gicamente con im�genes de radar; varias partes de los Estados Unidos han sido tambi�n observadas en este contexto.

Ahora bien las observaciones desde el espacio de fen�menos est�ticos tienen dos aplicaciones pr�cticas de consecuencias inmediatas: una mejor�a en la cartograf�a geol�gica y la obtenci�n de recursos m�s eficientes para la exploraci�n en campo. Estas aplicaciones traen consecuencias directas en el dise�o y desarrollo de proyectos tales como l�neas de ferrocarril, carreteras, presas y, en general, de plantas industriales. Las aplicaciones de la percepci�n remota a la geolog�a misma, en el marco referencial de los fen�menos est�ticos referidos a los recursos naturales, se dirigen a dos grandes recursos de los cuales M�xico es un importante productor: la miner�a y el petr�leo. Dichas aplicaciones datan de varios decenios atr�s, comenzando con el desarrollo de la fotograf�a a�rea, continuando con sensores magn�ticos y grav�metros a bordo de aviones y culminando con la puesta en �rbita de sensores radiom�tricos capaces de medir con gran detalle la respuesta espectral de diferentes unidades litol�gicas y rocosas en un rango muy amplio, desde la luz visible hasta el infrarrojo t�rmico. A bordo de sat�lites se han montado tambi�n sensores capaces de medir anomal�as en el campo magn�tico y gravim�trico de la Tierra, las que complementan los datos que se obtienen desde plataformas aerotransportadas. Estas anomal�as son, entre otros, indicadores de posibles mineralizaciones y existencia de mantos petrol�feros. Hay que hacer notar que la informaci�n proporcionada por los diversos sensores remotos arriba mencionados raramente conducen de por s� a una localizaci�n directa de fuentes minerales o petrol�feras, m�s bien permiten establecer zonas de m�xima probabilidad de existencia de los mencionados recursos, reduciendo con esto el universo de b�squeda y abaratando en consecuencia los gastos correspondientes en exploraci�n.Con esto queda claro que las observaciones directas en la escena no son obsoletas, al contrario, gracias a ellas se optimiza el proceso de exploraci�n en el campo. De ah� que la localizaci�n de elementos geol�gicos mayores, generalmente surge como una gu�a en la selecci�n de �reas m�s peque�as y promisorias, las cuales vale la pena estudiar en mayor detalle como posibles zonas de explotaci�n. M�s a�n, se pueden utilizar datos satelitarios adquiridos en diferentes �pocas del a�o para tomar ventaja de los aspectos revelados por las diferencias en vegetaci�n y humedad del suelo que ocurren de estaci�n a estaci�n. En general podemos decir que un gran porcentaje de la informaci�n potencial aplicable a fen�menos est�ticos puede ser obtenida a partir de una sola captura de la escena cuando �sta se encuentra libre de nubes.

La segunda gran �rea de aplicaciones geol�gicas est� relacionada con fen�menos din�micos, en donde el valor particular de las im�genes satelitarias est� precisamente en la capacidad de hacer observaciones repetitivas y de gran precisi�n que hacen posible la detecci�n de cambios relativamente r�pidos en el terreno, permitiendo no nada m�s su identificaci�n sino tambi�n la cuantificaci�n de dichos cambios. As�, por ejemplo, se pueden evaluar los cambios ocurridos en el curso de una intensa corriente de agua despu�s de una avalancha, como ocurri� en la explosi�n del volc�n Santa Elena, donde la violenta erupci�n fundi� intempestivamente una gran cantidad de nieve, adem�s de arrojar tierra y rocas sobre una corriente lodosa que modific� el paisaje en s�lo cuesti�n de horas. Tambi�n es posible determinar los cambios que ocurren en las regiones costeras despu�s de haber sido azotadas por un hurac�n; o bien, a trav�s de sat�lites del medio ambiente, es posible seguir la evoluci�n y cuantificar la nube de desechos gaseosos emitidos por acci�n volc�nica, como se hizo en las recientes erupciones de los volcanes Santa Elena y El Chich�n, 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 tendr�n sobre el clima terrestre, ya que hubo una modificaci�n a la interacci�n de la radiaci�n solar con la atm�sfera terrestre por la presencia de las part�culas emitidas por dichos volcanes, las cuales est�n y estar�n en semisuspensi�n en la atm�sfera por m�s de un a�o. En este ejemplo queda clara la relaci�n que existe siempre entre un fen�meno geol�gico din�mico y el comportamiento global del clima terrestre. De ah� que los datos meteorol�gicos y de insolaci�n obtenidos por sat�lites del medio ambiente, m�s los geohidrol�gicos de la superficie terrestre obtenidos por sat�lites de recursos naturales, conjuntamente con los de contaminaci�n ambiental y de gases atmosf�ricos y los de corrientes y vientos mar�timos proporcionados por sat�lites oceanogr�ficos, permiten en conjunto elaborar modelos climatol�gicos muy complejos y a gran escala, con los que se pueden estudiar fen�menos globales del terreno como son la desertizaci�n y la erosi�n, puesto que estos fen�menos est�n ligados no s�lo con actividades antropog�nicas o del hombre, sino tambi�n con el clima terrestre en su conjunto. Dos aspectos m�s de la geolog�a din�mica, relacionados entre s�, y que han recibido atenci�n en los �ltimos a�os por los sensores remotos especializados, son la geodesia y la sismolog�a. En lo que se refiere a la geodesia, con la utilizaci�n de las se�ales de varios sat�lites y de un conjunto de estaciones receptoras es posible obtener las coordenadas geogr�ficas de un punto del terreno, as� como su elevaci�n sobre el nivel del mar, es decir, se pueden determinar las coordenadas (x, y, z) de un punto sobre la superficie terrestre, con una precisi�n extraordinariamente alta. Con estos datos se construye una imagen digital de la topograf�a de la superficie terrestre, con lo que se obtiene lo que se conoce como modelo num�rico del terreno (Tabla 5). Esta imagen digital topogr�fica es entonces combinada con im�genes multiespectrales o con im�genes de radar, con lo que las im�genes resultantes tienen dimensi�n estereosc�pica necesaria en la elaboraci�n y manipulaci�n de informaci�n cartogr�fica y geogr�fica y tambi�n en la obtenci�n de mapas tem�ticos relativos a los recursos naturales de una zona determinada, ya que recursos como el forestal y el agr�cola tienen mucho que ver con la altura sobre el nivel del mar. El desarrollo que est�n teniendo los sat�lites para posicionamiento (x, y, z), junto con sistemas de referencia a base de rayos l�ser, prev�n que en un futuro pr�ximo ser� posible medir la posici�n de un punto en el terreno con un error no mayor de un cent�metro, con consecuencias muy importantes para la sismolog�a y la tect�nica continental. Se sabe, aunque no con la claridad necesaria todav�a, que los desplazamientos que sufren los puntos que se encuentran a lo largo de fallas y zonas de subducci�n constituyen indicadores de actividad s�smica e incluso desplazamientos considerables, del orden de varios cent�metros en s�lo algunos meses; parece ser que �stos son el preludio de una actividad s�smica importante. Es necesario plantear que �nicamente con la obtenci�n precisa de im�genes digitales de la topograf�a de zonas s�smicas ser� posible evaluar la modificaci�n en el tiempo de tal topograf�a con la consecuente correlaci�n que �sta tenga con la actividad s�smica de la zona. Contar con la variaci�n temporal de la posici�n de puntos selectos en un continente hace posible la supervisi�n de la deriva continental relacionada claramente con la teor�a de placas que establece que la corteza terrestre no es r�gida, sino que m�s bien est� formada por placas, que embonan como en un rompecabezas, pero desplaz�ndose continuamente unas con respecto a las otras. Esto ha facilitado la comprensi�n de la geolog�a terrestre y de la evoluci�n del planeta Tierra, incluso con respecto a la evoluci�n de los otros miembros del sistema solar, aun cuando �stos no est�n geol�gicamente formados de igual manera que la Tierra.

Tabla 5. Aplicaciones regionales de la percepci�n remota en relaci�n a los indicadores relevantes en la escena y el sensor satelitario requerido.


Aplicación regional
Indicadores relevantes
Sensor satelitario * o aerotransportado

Producci�n de informaci�n
geogr�fica y cartogr�fica
Topoformas, modelos num�ricos del terreno, unidades integradas del terreno.
Landsat 4 y 5 SPOT

Prospecci�n minera y petrolera
Geoformas, lineamientos, patrones de textura, litolog�as,Unidades integradas del terreno, Anomal�as magn�ticas ygravim�tricas, anomal�as en la distribuci�n de la vegetaci�n.
Landsat 4 y 5 SPOT
Sensores magnéticos y gravimétricos
aerotransportados

Geohidrolog�a
Patrones de textura de drenaje, geoformas, unidades integradas del terreno, litolog�as, anomal�as en la distribuci�n de la vegetaci�n, anomal�as magn�ticas y gravim�tricas, topoformas, lineamientos, biomasa de la vegetaci�n.
Landsat 4 y 5 SPOT
Sensores magnéticos y gravimétricos
aerotransportados

Geotermia
Distribuci�n de temperaturas superficiales, distribuci�n de capacidad t�rmica del suelo, extensi�n y localizaci�n de alteraci�n hidrotermal, anomal�as magn�ticas y gravirn�tricas.
Mapeador de capacidad
térmica Landsat 4 y 5
Sensores magnéticos y gravimétricos
aerotransportados

Silvicultura y agricultura
�rea foliar y biomasa de la vegetaci�n, unidades integradas del terreno, anomal�as en la distribuci�n de la vegetaci�n, litolog�as.
Landsat 4 y 5 SPOT

Metereología
Patr�n de nubes, patr�n de vientos.
Nimbus 7 GOES 6

Oceanografía y estudios
Distribuci�n de temperaturas del oc�ano, concentraci�n de clorofila, patr�n de corrientes marinas.
Landsat 4 y 5
Nimbus 7
Radarsat



*Ver Tabla 4



CARTOGRAF�A

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 im�genes estereosc�picas que comienza a obtener este sat�lite franc�s, han demostrado capacidades para la elaboraci�n de mapas cartogr�ficos que exceden las expectativas a este respecto. Las im�genes multiespectrales producto de estos sat�lites tienen varias caracter�sticas que las hacen adecuadas para la cartograf�a a peque�a escala: es entre 1: 30 000 y 1: 50 000, con errores no mayores al tama�o del CIV correspondientes; incluso de acuerdo al desarrollo de la tecnolog�a, es muy posible que dichas im�genes se conviertan en el �nico insumo para la cartograf�a convencional. Las caracter�sticas de las im�genes de la superficie terrestre que las hacen adecuadas para este tipo de trabajo son las siguientes: a) uniformidad de vista sobre una gran �rea; b) �ngulo de vista casi vertical; c) fidelidad geom�trica y radiom�trica; d) buena definici�n 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 comparaci�n de mapa a mapa en el transcurso del tiempo, ya que la forma digital de los datos permite su manipulaci�n matem�tica por computadora. As�, por ejemplo, se puede determinar cuantitativamente la magnitud y zonas de crecimiento de la mancha urbana de la ciudad de M�xico, por ejemplo, estableciendo claramente las regiones absorbidas por la ciudad, con la consecuente p�rdida de �reas agr�colas o forestales. Tambi�n se puede observar el cambio de la infraestructura industrial y de v�as de acceso asociadas a ella. Junto con un modelo num�rico del terreno, los mapas topogr�ficos resultan ser un apoyo fiel para el dise�o del desarrollo socioecon�mico, en general, del pa�s. Como complemento a los mapas que se pueden obtener por medio de los Landsat y del SPOT, se encuentran aqu�llos generados por radar en zonas con alta concentraci�n nubosa, donde s�lo los sistemas activos que operan con se�ales de radar pueden captar y obtener una descripci�n de la escena cubierta por nubes. Cabe agregar aqu� que esta metodolog�a es adecuada no nada m�s para generar mapas, sino tambi�n para hacer correcciones a los ya existentes. Un nuevo tipo de mapa a escala peque�a ha sido posible gracias a la capacidad �nica de la banda del infrarrojo t�rmico 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 peque�os como los que tienen alrededor de 100 metros de di�metro con gran confiabilidad y lo que permite identificar corrientes de agua con una anchura tan peque�a como una de 20 metros. Tal potencial de la banda t�rmica 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 pa�ses en desarrollo, el valor de las im�genes Landsat y SPOT para cartograf�a puede ser bastante alto, puesto que existen �reas geogr�ficas de Asia, �frica y Latinoam�rica que no han sido cartografiadas con una variedad de escalas suficiente y muchos de los mapas base ya elaborados se encuentran obsoletos. Podemos decir tambi�n que la generaci�n de cartas y mapas geogr�ficos y cartogr�ficos es un proceso laborioso y altamente din�mico que s�lo puede llevarse a cabo eficientemente y a bajo costo con im�genes satelitarias de alta resoluci�n (Figura 27).



Figura 27. Requisitos fundamentales en cuanto al periodo de cobertura y de tama�o del CIV para diferentes aplicaciones.



En la actualidad el tama�o de los CIV de los Landsat 4 y 5 y del SPOT (Tabla 4) proporcionan una resoluci�n espacial suficiente como para establecer la disposici�n y las relaciones entre las peque�as unidades espaciales propias de una ciudad (Tabla 5), tales como �reas verdes, red de comunicaciones urbanas y diversas densidades de edificios y viviendas. La disposici�n e interrelaci�n entre dichas unidades pueden cambiar a un ritmo relativamente alto para una ciudad como M�xico, incluyendo los suburbios para los cuales hay que considerar las �reas agr�colas 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 direcci�n este-oeste despu�s de haber sido corregida por el efecto de la atm�sfera.

Adem�s de esta din�mica citadina es posible considerar la din�mica socioecon�mica que compone la infraestructura de una ciudad (Figura 28(a)), como son el n�mero y localizaci�n de centros de salud, escuelas, l�neas del metro, centros culturales, museos, delegaciones, centros deportivos y de esparcimiento y edificios p�blicos. Todos estos datos, manejados en varios planos de informaci�n, componen la cartograf�a 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 planeaci�n urbana y regional de las zonas metropolitanas. Aparte de la resoluci�n espacial y temporal y la exactitud de los datos, las im�genes satelitarias en su naturaleza digital establecen la capacidad para la impresi�n y reproducci�n de la informaci�n cartogr�fica urbana y provincial en mapas de gran precisi�n, susceptibles de ser actualizados todas las veces que se requiera o se solicite en el n�mero y escala que demanda una aplicaci�n espec�fica. A estas caracter�sticas de la cartograf�a satelitaria hay que agregar que el costo por kil�metro cuadrado de dichos mapas es bastante menor que el que se tiene por m�todos convencionales. Las aplicaciones espec�ficas en cartograf�a que requieren de alta resoluci�n espacial, con un CIV del orden de 5 x 5 m2, y de alta resoluci�n temporal, del orden de 1 a 3 semanas, como son la supervisi�n y control de la construcci�n 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 im�genes digitales de naturaleza multiespectral derivadas de sensores aerotransportados y satelitarios proporcionan actualizaci�n peri�dica a las bases de datos originalmente concebidas por las t�cnicas de cartografiado tradicional, y establecen los principios para la creaci�n de bancos de datos susceptibles de ser revisados autom�ticamente de acuerdo a las normas estad�sticas desarrolladas para una serie de aplicaciones en censos de poblaci�n, datos socioecon�micos e infraestructura industrial. Las naciones en desarrollo requieren en forma ascendente del inventario actualizado del uso del suelo, para mantener el flujo de informaci�n al ritmo del cambio socioecon�mico. Donde los datos para ser adquiridos por medios convencionales requieren de la inversi�n de cobertura a�rea y fotointerpretaci�n y donde el costo involucrado junto con el entrenamiento en personal especializado rebasen los l�mites econ�micos de lo razonable, es entonces el lugar donde los datos digitales multiespectrales pueden llegar a ser vitales en la planeaci�n del uso de los recursos del suelo, particularmente en aquellas naciones donde el crecimiento de la poblaci�n y el esparcimiento de los asentamientos humanos (China e India, por ejemplo) han tra�do cambios significativos en las relaciones hombre-suelo. Los datos satelitarios pueden servir de base tambi�n para estudios demogr�ficos, de tal forma que las cartas de densidad poblacional pueden ser generadas y actualizadas en combinaci�n con los censos peri�dicos de poblaci�n. En la medida en que las categor�as de clasificaci�n urbana pueden ser identificadas por medio de im�genes de sat�lite, es posible asignar una densidad poblacional a cada categor�a con base en muestreos directos cuidadosamente dise�ados. Los datos satelitarios son �tiles para identificar nuevas �reas urbanas y para establecer la frontera urbana-rural, siendo esto de particular importancia en pa�ses en desarrollo, en donde los censos demogr�ficos no sirven s�lo para establecer los incrementos poblacionales, sino tambi�n para determinar el n�mero, localizaci�n y densidad de poblaci�n de nuevos y viejos asentamientos humanos. Esto es de inter�s para un pa�s como M�xico donde el 40% de la poblaci�n es urbana. En aquellos pa�ses donde los asentamientos humanos son compactos, como es el caso de India y China, la estimaci�n de la poblaci�n rural es m�s adecuada por medio de la percepci�n remota que por cualquier otra t�cnica tradicional hasta ahora empleada. Por su parte en pa�ses donde la poblaci�n rural es dispersa, como en los Estados Unidos, la percepci�n remota puede proporcionar los patrones de uso del suelo, a partir de los cuales es posible inferir la densidad de poblaci�n con una precisi�n razonable.

OCEANOGRAF�A Y RECURSOS MARINOS

Al comienzo de la percepci�n remota satelitaria los datos provenientes de diferentes sat�lites meteorol�gicos o del medio ambiente fueron utilizados extensivamente en investigaciones marinas y costeras, ya que los primeros sat�lites Landsat carec�an de sensores capaces de detectar radiaci�n infrarroja t�rmica, que es de utilidad particular en el trabajo oceanogr�fico. Por medio de la detecci�n de la radiaci�n proveniente del mar y de la captura sin�ptica de la temperatura superficial sobre grandes �reas del oc�ano y sobre extensas franjas de aguas costeras y de la plataforma continental, los sat�lites meteorol�gicos y actualmente los Landsat 4 y 5 han proporcionado informaci�n o han confirmado teor�as acerca de la distribuci�n de las masas de agua, de los patrones de circulaci�n 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 informaci�n es de gran utilidad en la determinaci�n de concentraciones de peces, en la navegaci�n de buques, en la determinaci�n de los patrones de circulaci�n de los vientos, y en la creaci�n y movimientos de masas nubosas a nivel planetario, con consecuencias importantes para entender el comportamiento clim�tico mundial. Los datos satelitarios son �tiles tambi�n para determinar el estado del mar, en general, y de las �reas de generaci�n de ondas marinas, en particular, lo que puede resultar importante para una prevenci�n temprana de inundaciones potenciales o de da�os posibles a zonas costeras por las olas de gran envergadura. La determinaci�n de la generaci�n de ondas y corrientes, conjuntamente con la evoluci�n que tienen en el tiempo, es �til para determinar los remolinos y los cambios bruscos en la direcci�n de corrientes, lo que tiene consecuencias relevantes en el derramamiento de contaminantes y en la localizaci�n y extensi�n que alcanzan en un momento dado. �ste es el caso de los derrames importantes de petr�leo que ha habido a lo largo de la prospecci�n petrolera, donde por medio de sat�lites se ha podido tanto supervisar la extensi�n de la mancha de aceite sobre el mar, como ayudar a las tareas de recolecci�n y disoluci�n del aceite. La distribuci�n de corrientes y los patrones de remolinos, combinados con la distribuci�n del color de la superficie del oc�ano, permiten establecer los valores de concentraci�n de clorofila, particularmente en las zonas costeras y de la plataforma continental, lo que a su vez da informaci�n sobre los bancos de pesca en ciertas zonas donde existe transici�n de temperaturas producidas por corrientes marinas. Esto es �til para apoyar las tareas de pesca no s�lo en el lugar y el tiempo adecuados, sino tambi�n en las tareas de recolecci�n �ptimas. Los sat�lites meteorol�gicos proporcionan tambi�n la evoluci�n de la cobertura nubosa con suficiente detalle como para establecer la cantidad de radiaci�n solar por unidad de �rea 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 evaporaci�n que experimentan los oc�anos y las consecuencias que esto trae en la formaci�n de nubes de corrientes marinas. Los sat�lites meteorol�gicos han demostrado la capacidad para delinear la cobertura nubosa, el tipo de nubes, la persistencia de �stas, la temperatura del aire, la radiaci�n solar y el flujo de humedad en la atm�sfera. El conocimiento de estos factores apoya la elaboraci�n de estimaciones sobre la precipitaci�n y evaporaci�n necesarias en los proyectos que conciernen al uso del agua en general.

En la actualidad, las im�genes de los Landsat 4 y 5 se usan cada vez con mayor frecuencia en el an�lisis de �reas costeras, especialmente en desembocaduras de r�os, 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 r�pidamente identificadas y delimitadas. Esta informaci�n es aplicable a problemas de protecci�n ambiental, navegaci�n y pesquer�a. De esta manera es posible observar manchas locales de aceite, flujo de contaminantes, transporte de sedimentos, erosi�n y subsidencia o desaparici�n de pantanos. Se han hecho tambi�n varios estudios, para analizar el h�bitat de cierto tipo de especies marinas en lagunas costeras, determinando con esto los elementos de producci�n primaria para la explotaci�n racional de estos recursos pesqueros. Adem�s con im�genes Landsat se pueden determinar los canales de navegaci�n y observar el cambio en la distribuci�n de profundidades de las aguas costeras; esto, conjuntamente con la informaci�n sobre el patr�n de corrientes, ayuda a la navegaci�n, tanto de buques de gran calado, c�mo a las flotas pesqueras. Desde luego, estos estudios proporcionan datos interesantes para el desarrollo y administraci�n de complejos portuarios en la explotaci�n de los recursos costeros y en el flujo de productos a trav�s de v�as mar�timas. Es as� como en el dise�o y construcci�n de un puerto o en la ampliaci�n de uno ya existente es necesario conocer la distribuci�n de profundidades de la bah�a, la distribuci�n de corrientes y temperaturas del agua y, desde luego, la posible sedimentaci�n del �rea portuaria; todos estos datos pueden ser f�cilmente obtenidos por medio de im�genes de radar y de los Landsat 4 y 5.

PREVENCI�N Y EVALUACI�N DE DESASTRES

Una serie de resultados experimentales han indicado que las im�genes satelitarias tienen suficiente valor como para establecer indicadores de prevenci�n y evaluaci�n de cierto tipo de desastres (Tabla 6) que ocurren (Figura 29, v�ase pliego a color) en nuestro planeta. Una de las �reas m�s promisorias de aplicaci�n en este sentido es la que se refiere a las inundaciones y avenidas repentinas y de gran magnitud, que son, los desastres m�s frecuentes, y de mayor intensidad en cuanto a da�os 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 im�genes producto de la percepci�n remota hacen posible la demarcaci�n de �reas inundadas y, en combinaci�n con mapas de uso del suelo, se identifican entonces la topograf�a y el tipo de tierras inundadas y la estimaci�n de las consecuencias socioecon�micas sobre todo con respecto a la agricultura y a la ganader�a. De ah� que los datos satelitarios proporcionan informaci�n �til para el dise�o y construcci�n de medidas de protecci�n y control de inundaciones y avenidas. Las modificaciones de zonas costeras causadas por huracanes y tifones, as� como la erosi�n y depositaci�n de diversos materiales a lo largo de las zonas afectadas, pueden ser identificadas y evaluadas oportunamente despu�s de la tormenta. Con los sat�lites disponibles es posible hacerlo algunos d�as despu�s 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 patr�n definido a lo largo de las estaciones del a�o.

Tabla 6. Desastres naturales y an�lisis correspondiente en relaci�n al tipo de sensor satelitario.


Tipo de satélites y posibles resultados
Tipo de desastre
Tipo de análisis
Landsat 4 y 5
GOES/NIMBUS
resultados RADARSAT

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 detecci�n de sequ�as severas por medio de im�genes satelitarias es alcanzable s�lo por m�todos indirectos; esto se hizo en el Sahel africano, donde por varios a�os se present� un fen�meno de sequ�a que ocasion� da�os considerables al ecosistema del lugar. Con im�genes de sat�lites de recursos naturales y del medio ambiente se ha establecido que ese fen�meno est� conectado con la evoluci�n del clima a escala mundial y que junto con las actividades antropog�nicas relacionadas con el desmonte para tareas agr�colas, el pastoreo, la deforestaci�n y los desarrollos urbano e industrial, desembocan en un fen�meno gradual llamado desertizaci�n, que no por ser paulatino deja de ser un desastre tambi�n, con la caracter�stica de que no s�lo es natural sino que adem�s esta influenciado por las actividades del hombre. La desertizaci�n es un fen�meno complejo, de lenta evoluci�n y que puede ser inferido en extensi�n y grado a trav�s de la manipulaci�n adecuada de datos satelitarios, clim�ticos y de uso del suelo. El an�lisis comparativo de im�genes satelitarias indica precisamente el cambio que apunta hacia una sequ�a o desertizaci�n probables, en donde se manejan indicadores tales como decremento en el contenido de agua superficial, disminuci�n en el �rea y vigor de la vegetaci�n, p�rdida del suelo, decremento en las tasas de precipitaci�n pluvial anual y, en algunas �reas de desertizaci�n en progreso, el movimiento en extensi�n y el volumen de dunas de arena. Dentro del marco de algunas de estas situaciones de desertizaci�n, las im�genes Landsat han sido �tiles en la b�squeda de fuentes adicionales de abastecimiento de agua, en la evaluaci�n de las condiciones del suelo para fines de pastoreo y ganader�a, en la identificaci�n de �reas recuperables a bajo costo y, en general, en la supervisi�n y cartografiado del proceso mismo.

Las im�genes de los Landsat 4 y 5 son particularmente �tiles para la identificaci�n y evaluaci�n directa de incendios forestales y de la vegetaci�n en general, esto por medio del manejo sencillo de la banda del infrarrojo t�rmico de dichos Landsat. Esta banda tambi�n es empleada para establecer las condiciones de cultivos y zonas forestales da�adas como consecuencia de alguna condici�n forzante, como lo pueden ser la falta de humedad y agua, las �reas infectadas por plagas o regiones devastadas por fen�menos tales como erupciones volc�nicas, tormentas o talas ilegales. Es necesario anotar, sin embargo, que a trav�s de las im�genes satelitarias se establecen las condiciones del estado de una zona determinada y no as� las causas que originaron o causaron dicho estado; esto �ltimo se logra s�lo por medio de observaciones selectas y directas en el campo.

El uso combinado de sat�lites de recursos naturales (Landsat 4 y 5) y de sat�lites del medio ambiente (GOES y NIMBUS), unido con informaci�n de im�genes de radar (Radarsat) y, en algunos casos, en combinaci�n con datos tomados en campo, es factible establecer las condiciones para la evaluaci�n de desastres naturales (Tabla 6), as� como el de poder determinar la probabilidad de ocurrencia de un fen�meno dado con fines de prevenci�n. Desde luego, no todos los desastres naturales pueden ser evaluados, algunos, por su naturaleza en el tiempo, con ocurrencia demasiado r�pida y azarosa, otros, por ser demasiado localizados en el espacio, no pueden ser detectados por m�todos de percepci�n remota. En muchos casos, sin embargo, �sta es realmente �til como instrumento de apoyo en las labores de evaluaci�n y prevenci�n de desastres naturales. Una t�cnica complementaria a la percepci�n remota, similar a �sta, que ha venido desarroll�ndose en los �ltimos cinco a�os es la colecci�n y env�o de datos de campo en forma automatizada y por medio de sat�lites retransmisores dedicados a tal fin. Esta t�cnica 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 fen�menos de este tipo, como los son las regiones s�smicas o volc�nicas, se instalan estaciones aut�nomas alimentadas con celdas solares. Estas estaciones colectan datos del medio ambiente geof�sico, como por ejemplo: irradiaci�n solar, actividad s�smica, precipitaci�n pluvial, emanaci�n de gases, temperatura del aire y del suelo, humedad relativa del aire, intensidad y direcci�n del viento, o el nivel del mar, los cuales son enviados regularmente y en forma autom�tica a un centro de c�lculo y de investigaci�n; el env�o se realiza por medio de una red de sat�lites retransmisores. En el centro de c�lculo dichos datos son procesados y combinados con im�genes satelitarias, de tal forma que es posible establecer las condiciones de actividad volc�nica de un volc�n determinado u observar el posible incremento de la actividad s�smica de una zona que presente frecuentes movimientos tel�ricos. Con los modelos f�sicos y matem�ticos adecuados se eval�an entonces las probabilidades de ocurrencia de un fen�meno volc�nico o s�smico con las consecuentes medidas de prevenci�n de posibles desastres. Para la prevenci�n y evaluaci�n de otro tipo de desastres se pueden seguir t�cnicas similares.



SILVICULTURA

Entre los principales aspectos relacionados, en general, con la teleobservaci�n de una cobertura vegetal (Figura 30; v�ase 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 detecci�n de zonas deterioradas por plagas, incendios o tala inmoderada; 2) el cambio en el tiempo y en el espacio del vigor de los �rboles, tanto en lo que se refiere al �rea foliar como a la biomasa; 3) la ubicaci�n y delimitaci�n de las �reas boscosas, y 4) la identificaci�n de las especies en relaci�n al tipo de suelo, altura sobre el nivel del mar, condiciones climatol�gicas y localizaci�n geogr�fica. Estos cuatro aspectos de la silvicultura desde el punto de vista de la percepci�n remota, constituyen la base para establecer una metodolog�a capaz de proporcionar censos de bosques con regularidad y oportunidad. Todo esto con fines de control y explotaci�n racional por especie de �rbol, de supervisi�n de zonas da�adas por desastres naturales o por acciones ilegales como la tala inmoderada, adem�s de que permite definir las pol�ticas de conservaci�n y reforestaci�n. El recurso forestal es similar al agr�cola, en el sentido de que puede ser explotado para beneficios muy espec�ficos en el desarrollo socioecon�mico del pa�s, sin embargo, el ciclo del crecimiento y madurez es mucho m�s largo que el de cualquier cultivo alimenticio; tambi�n es atacado por plagas que pueden acabar con �reas considerables de bosques y la contaminaci�n ambiental por desechos industriales afecta notablemente a los �rboles de un bosque. De aqu� que las �reas de explotaci�n boscosas tengan que ser mucho m�s grandes que las agr�colas, por lo que el control y supervisi�n de tales �reas s�lo puede llevarse a cabo con el apoyo de la percepci�n remota. En esencia, lo que deseamos conocer de un bosque por esta v�a es la especie o las especies de �rboles que contiene, la extensi�n que cubren y su localizaci�n, ya que con estos datos podemos elaborar un modelo para estimar la cuota de producci�n en volumen de madera, y con esto definir el ritmo de reforestaci�n requerido. Este ritmo debe incluir, el volumen de explotaci�n y las p�rdidas 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 evapotranspiraci�n y de reflectancia que inciden en los patrones de formaci�n 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 eliminaci�n de una buena parte de la Amazonia traer� consecuencias muy graves a nivel planetario. Adem�s de todo esto, las �reas boscosas retienen el suelo e impiden la erosi�n, evitando con esto el azolve de presas, r�os y canales de riego y, por otro lado, alimentan con valiosos minerales, a trav�s del ciclo del agua, a los valles dedicados al cultivo. Tambi�n podemos decir que en el cartografiado de los �rboles de un bosque estamos interesados en la discriminaci�n de las clases que forman las diferentes especies de �rboles en relaci�n al tipo de suelo, las posibles variaciones de cada clase que puedan reflejar diferentes vol�menes de biomasa y determinar las fronteras y la extensi�n de cada clase de �rbol. Entre m�s clases podamos discriminar, mejores ser�n nuestras aplicaciones en silvicultura.

A todas estas preguntas no hay respuestas simples debido a la manera compleja en la que las diferentes especies de �rboles interaccionan con el medio ambiente, ya que las condiciones clim�ticas, topogr�ficas y litol�gicas pueden variar tanto en el espacio como en el tiempo. Al analizar las relaciones que involucran estas condiciones, es necesario estudiar tambi�n el concepto multiespectral de la vegetaci�n y, en particular, evaluar la variaci�n en el tiempo de la respuesta espectral de las diferentes especies de �rboles que componen un bosque. En otras palabras, el proceso de madurez de una clase de �rboles, desde su crecimiento, trae como consecuencia un cambio en la respuesta espectral asociada a dicha clase, de manera que la variaci�n de esta respuesta es un indicador de la clase de �rboles y del particular estado de crecimiento, el que se manifiesta en el vigor del �rea foliar. Al considerar la delimitaci�n de las clases en el contexto arriba explicado, establecemos entonces un orden jer�rquico que conduce a la predicci�n de la raz�n de explotaci�n de una �rea boscosa, tomando en cuenta las condiciones del entorno geof�sico donde reside el bosque.

Ahora bien en la teleobservaci�n de los recursos forestales es necesaria la obtenci�n de im�genes multiespectrales a diferentes resoluciones espaciales proporcionadas b�sicamente por los Landsat 4 y 5 y por el SPOT; adem�s de que la capacidad estereosc�pica de este �ltimo sat�lite complementa en forma muy adecuada la informaci�n del infrarrojo t�rmico que brindan los Landsat 4 y 5. El inventario del volumen aproximado de madera disponible requiere de informaci�n detallada, producto de los pares estereosc�picos del SPOT obtenidos en modo pancrom�tico con CIV de 10 x 10 m2;, conjuntamente con un muestreo cuidadoso en campo. Al mismo tiempo, esta muy detallada informaci�n necesita de ser extrapolada sobre �reas mucho m�s grandes que las utilizadas en las zonas piloto para la estimaci�n del volumen de madera. Para grandes �reas de aplicaci�n, la muy alta resoluci�n espacial requerida puede involucrar la manipulaci�n y el procesamiento de enormes cantidades de datos, de tal forma que no resulta costeable procesarlos todos, de aqu� que de toda la zona cubierta por las im�genes de sat�lites, se seleccionen al azar regiones sobre las cuales se aplica el m�todo de estimaci�n del volumen de madera, y a partir de esto se obtenga el volumen para la zona completa. Para la determinaci�n de zonas infectadas, pero no para la definici�n de la plaga en cuesti�n, es necesaria la interpretaci�n de los datos de la banda infrarroja t�rmica; lo mismo sucede para las �reas destruidas o devastadas. La clasificaci�n de especies de �rboles requiere de la combinaci�n de datos Landsat, SPOT y del muestreo selecto en campo. La identificaci�n y delimitaci�n de las �reas susceptibles de ser reforestadas requieren de todo lo anterior, adem�s de datos climatol�gicos y de los tipos del suelo de la zona potencialmente considerada; el proceso de reforestaci�n puede ser supervisado por una inspecci�n simple de im�genes 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 interacci�n de sus se�ales, con la vegetaci�n, y en especial, en relaci�n al �rea foliar de los �rboles y a la textura que �stos presentan cuando son teleobservados desde un sat�lite o un avi�n. Estos experimentos se llevaron a cabo en una variedad de condiciones topogr�ficas y clim�ticas.

Al analizar las im�genes de radar, as� como la textura de las �reas boscosas, fue posible determinar varios tipos de cobertura vegetal, que iban desde pastizales, pasando por arbustos, hasta diferentes clases de �rboles. Es necesario puntualizar que la longitud de onda utilizada en estos casos para las se�ales de radar fue de tan s�lo algunos cent�metros, ya que si se utilizan se�ales de longitud de onda mayor, es decir de varias decenas de cent�metros o de algunos metros, la vegetaci�n resultar�a "transparente" y s�lo se observar�a el suelo. En estos estudios qued� claro tambi�n 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 �rboles, tales como diferentes tipos de pinos, no pudieron ser diferenciadas en las im�genes de radar. Por otro lado es tambi�n posible observar las variaciones debidas al grado en el cual un determinado bosque ha sido talado, la presencia de �rboles muy antiguos y altos, y el tama�o y patr�n de zonas reforestadas. Las im�genes de radar son especialmente �tiles 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 �reas no boscosas y bastante m�s rugosa para zonas de cobertura vegetal. La variaci�n en los valores de los pixels de una imagen de radar es relativamente peque�a para varios tipos de vegetaci�n, por lo que estos tipos se distinguen m�s bien por las diferencias en la textura. Para aquellas regiones con una topograf�a m�s o menos plana, las diferencias en tonalidad de zonas con escasa vegetaci�n 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 precisi�n las variaciones en la densidad de la vegetaci�n, ya que �stas se presentan como diferentes tipos de textura; de ah� que sea factible determinar diferencias en la densidad y altura de varias comunidades de �rboles en bosques y selvas. En resumen, podemos afirmar que los estudios hechos hasta ahora con im�genes de radar, de los Landsat 4 y 5 y del SPOT, indican que éstas pueden jugar un papel importante en las siguientes �reas de la silvicultura, desde el punto de vista de la percepci�n remota: a) preparaci�n de mapas a escalas peque�as y regionales relacionados a varios tipos de vegetaci�n y en especial en la elaboraci�n de cartas y mapas donde existen pronunciadas diferencias estructurales entre comunidades de plantas; b) delimitaci�n de zonas de vegetaci�n que dependen de la altura sobre el nivel del mar; c) trazado de patrones de incendios, plagas, talas, regeneraci�n y reforestaci�n de coberturas vegetales; d) determinaci�n de la l�nea de altura de una especie de �rbol; e) producci�n de estimaciones de densidad de vegetaci�n en �reas con coberturas escasas y estimaci�n del �rea foliar para �reas con coberturas abundantes, y f) suplementaci�n de fotograf�as de alta resoluci�n en las cuales las diferencias de textura relacionadas con la vegetaci�n son d�bilmente expresadas. Adem�s de esto, podemos decir que la silvicultura y la evaluaci�n de coberturas en general constituyen �reas de la percepci�n remota donde las im�genes de radar se complementan con las producidas por los Landsat 4 y 5 y por el SPOT.



IDENTIFICACI�N DE HIELO MARINO

El notable incremento del tr�nsito de barcos de investigaci�n, mercantes y de exploraci�n, en combinaci�n con las labores de exploraci�n del petr�leo en aguas �rticas y sub�rticas, ha incrementado dr�sticamente la necesidad de informaci�n oportuna referente a las condiciones de la cobertura del hielo marino. Las condiciones globales del clima requieren de informaci�n r�pida acerca de las capas polares y regiones circundantes para la predicci�n del tiempo en diversas zonas del planeta. As�, las condiciones de la cobertura del hielo deben ser conocidas en general por los exploradores y los meteor�logos, y podemos afirmar que la percepci�n remota, especialmente la satelitaria, es la �nica manera pr�ctica de cartografiar las condiciones del hielo sobre una base regional y repetitiva.

La teleobservaci�n del hielo marino en regiones �rticas y sub�rticas tiene que enfrentar las siguientes limitaciones y requerimientos: 1) durante varios meses del a�o (invierno) se tienen condiciones de iluminaci�n solar muy pobres; 2) las nubes y la neblina persisten por una buena parte del a�o; 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 im�genes satelitarias de radar (Radarsat), pero es necesario complementarla con im�genes Landsat. La evaluaci�n del hielo marino es una de las pocas aplicaciones de la teleobservaci�n terrestre donde no es necesario ni pr�ctico el apoyo de campo, no al menos para el proceso de an�lisis de las im�genes satelitarias, las cuales deben ser estudiadas de inmediato, pues la cobertura de hielo cambia en tan s�lo algunos d�as. En cuanto a las im�genes Landsat, �stas pueden ser obtenidas hasta latitudes de 81°, tanto norte como sur, a una frecuencia y condiciones de iluminaci�n correcta durante poco m�s de la mitad del a�o. Las ventajas de las im�genes Landsat estriban en su bajo costo, su cobertura espectral, su alta resoluci�n espacial y el de poder contar con una red adecuada de estaciones receptoras y sat�lites de enlace con lo que las im�genes respectivas pueden ser obtenidas y procesadas oportunamente. Las condiciones pobres de iluminaci�n y la cobertura nubosa son las dos limitaciones que presentan las im�genes 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 m�s uniforme que la de las nubes; tambi�n las fracturas y canales del hielo pueden ser utilizadas para discriminarlo de las nubes; 2) las sombras de �stas pueden ser reconocidas en la imagen Landsat; 3) las nubes tienen m�rgenes 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 distribuci�n espacial de los hielos difieren de aquellos de las nubes.

En lo que se refiere a la evaluaci�n del hielo marino por medio de im�genes de radar, podemos decir que las principales ventajas son la posibilidad de adquirir im�genes en condiciones de oscuridad o cuando tambi�n prevalecen condiciones de nubosidad o neblina, ya que estos objetos son transparentes a las se�ales de radar. En la actualidad, sin embargo, no se cuenta a�n con una cobertura satelitaria de radar suficientemente amplia en espacio y tiempo como para que las im�genes de radar constituyan un elemento de an�lisis rutinario del hielo marino. Pronto ser� salvada esta dificultad, pues se prev�n lanzamientos de sat�lites de esta naturaleza que proporcionar�n datos a bajo costo y en forma oportuna; cuando esto se tenga a la mano, es muy posible que la cobertura de hielo marino s�lo pueda estudiarse con im�genes de este tipo. No obstante que la rugosidad de la superficie de los hielos explica la mayor�a de las diferencias observadas en las clases de hielos marinos, el contenido de salmuera en el hielo ejerce una influencia notable en la se�al de radar. El hielo joven tiene un alto contenido de salmuera, la cual va reduci�ndose hasta un m�nimo para el que ya tiene varios a�os, de tal forma que el hielo joven aparece m�s brillante en la imagen de radar que el hielo viejo, aun cuando ambos tengan la misma rugosidad. Con estas caracter�sticas 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.

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