Nuevas tecnologías en la investigación del medio ambiente

TEMA 3

Guión tema

1. Introducción

2. Teledetección

3. Sistemas globales de navegación por satélite. GPS

4. Sistemas de información geográfica (SIG)

5. Simulación ambiental

Introducción

• En las últimas décadas se han desarrollado instrumentos técnicos que aportan información ambiental

• Permiten valorar el alcance de problemas ambientales

• De esta forma favorecen la toma de decisiones

Teledetección

• Conjunto de técnicas que permiten la obtención y tratamiento de imágenes de la superficie terrestre para su posterior interpretación.

• Obtienen información a distancia de los objetos, sin que exista contacto material

• Las imágenes obtenidas pueden ser analógicas o digitales (integradas por pixeles)

Teledetección

• La detección remota se produce a través de sensores, bien situados en aviones o en satélites

• Dos técnicas fundamentales:

– Fotointerpretación

– Teledetección espacial

• Ambas técnicas presentan similares componentes, sólo se diferencian en el soporte del sensor (avión o satélite)

Teledetección

Componentes

- Sensor

- Flujo de energía

detectado por sensor

- Centro de recepción

- Sistema de distribución

Teledetección

Fotointerpretación. Fotografía aérea

• A diferencia de la teledetección espacial, en este caso el sensor es una cámara fotográfica de alta resolución ubicada a baja altura (sobre avión generalmente)

• Se consigue una mayor escala que en teledetección espacial

• Pueden ser imágenes en blanco y negro o en color, oblicuas (inclinadas) o verticales

• Pares estereoscópicos; superposición parcial de fotografías aéreas para facilitar visión tridimensional (Ver libro, pág. 47)

• Ortofoto; fotografía área corregida, con deformaciones eliminadas y con todos los elementos a la misma escala

• Para medo ambiente; habitual interpretación de fotografía aérea vertical y/o ortofotos

Teledetección Fotointerpretación. Fotografía aérea

En Vuelo

Teledetección Fotointerpretación. Fotografía aérea

En Vuelo

Teledetección

Teledetección espacial

• Sensor; satélite artificial

• Elementos (PÁG. 48, ESQUEMA)

1. Sensor que capta radiaciones electromagnéticas de la superficie terrestre. Si las radiaciones son consecuencia de las radiaciones emitidas por el satélite se trata de un sensor activo

2. El sensor envía señal codificada en forma digital a un sistema receptor en superficie terrestre

3. Sistema receptor (p.ej. Antena terestre). Recibe señal y la envía a centro de procesamiento

4. Se procesa la señal, con tratamiento de la imagen y transformación de la misma

5. Se distribuye la información en imágenes digitalizas o soporte papel

Teledetección

Teledetección espacial

• Tipos de satélites

– De órbita baja (200- 1.200 km de altura). Generalmente de órbita móvil (satélites en movimiento, permiten cubrir la superficie terrestre en su totalidad). Obtención de información geográfica y ambiental en detalle. Ej; Landsat (EEUU), Envisat (UE)

– De órbita alta (hasta 35.800 km de altitud). De posición fija (posición fija), útiles para aplicaciones meteorológicas. Ej; Meteosat (Agencia Espacial Europea)

Teledetección

Teledetección

EJERCICIO. PAG. 49, ACTV. 6

Busca una ventaja que caracterice al sistema satelital de órbita geoestacionaria y otra para el de órbita móvil sobre la superficie terrestre. Relaciona ambas ventajas con los usos posibles de estos satélites

Teledetección

Tipo de radiación captada por sensor

• Espectro de luz visible

• Espectro de tipo u.v. Banda poco interesante pues la mayoría de radiaciones u.v. se absorben en la atmósfera ay no llegan a la superficie terrestre

• Espectro infrarrojo. Útil para detectar la presencia de seres vivos y otras fuentes de calor

Teledetección

PÁG. 51, ACTV. 12. Queremos estudiar las características de un gran incendio forestal y disponemos de imágenes satelitales del momento en el que se produjo. ¿Con qué tipo de banda de radiación nos interesará especialmente contar: ultravioleta, visible-azul, visible-verde, visible-rojo o infrarrojo? ¿Por qué?

Teledetección

Características de imágenes obtenidas en teledetección.

• Píxel; unidad mínima de información en la que se divide una imagen digital (cada una de las celdillas cuadradas)

• Resolución espacial de un sensor; unidad mínima de un territorio detectada por un sensor. Corresponde a 1 pixel. Representa el área menor que puede distinguirse en el entorno. Ejemplo; resolución Landsat 30 x 30 m. Depende de la calidad del sensor y de la distancia a superficie terrestre

Teledetección

Imágenes obtenidas en teledetección

• Resolución radiométrica; capacidad para discriminar las variaciones de intensidad. Se mide por el número de tonos de gris que posee una imagen (unidades; bit por pixel)

Ej. resolución de 6 bits por pixel –> 26=64 niveles gris en la imagen)

Teledetección

Imágenes obtenidas en teledetección

• Resolución radiométrica; capacidad para discriminar las variaciones de intensidad. Se mide por el número de tonos de gris que posee una imagen. Ej. resolución de 6 bits por pixel –> 26=64 niveles gris en la imagen)

Teledetección

Imágenes obtenidas en teledetección

• Resolución temporal; frecuencia de paso del satélite por un mismo punto (frecuencia con la que se actualizan los datos)

Teledetección

Imágenes obtenidas en teledetección

• Resolución espectral; espectro de longitudes de onda en las que puede medir un sensor

Teledetección

Imágenes obtenidas en teledetección. Imágenes en color

• Color natural o RGB 321

– Valores obtenidos en tres imágenes en gris (3 bandas), se convierten en bandas de color rojo, verde y azul

– Pixel obtenido de la banda 3; rojo

– Pixel banda 2; verde

– Pixel banda 1; azul

– Cada pixel resultante tiene un color que depende de la combinación de los tres anteriores

Teledetección

Imágenes obtenidas en teledetección. Imágenes en color

• Falso color.

– Los colores que se ven realmente corresponden a otras longitudes o bandas de radiación medida

– Ejemplo; RGB 432

Teledetección

Imágenes obtenidas en teledetección. Imágenes en color

• Falso color. Ejemplo; RGB 432

Teledetección

Aplicaciones

• Meteorológicas. Se requiere baja resolución espacial y alta resolución temporal

Teledetección

Aplicaciones

• Ambientales. Resolución espacial media-alta y baja resolución temporal (salvo para seguimiento de incendios, que se requiere resolución espacial media y resol temporal media)

Teledetección

Aplicaciones

• Ordenación del territorio (construcción, usos del suelo); muy alta resolución espacial. P.ej resolución 1 m (Quickbird, Ikonos)

Elegir la resolución espacial adecuada QuickBird (0.61 metros), Ikonos (1 metro), Spot (10 metros), Aster (15 metros), Landsat TM (30 metros)

ACTV. 9, PAG. 51. Un centro de análisis ambiental tiene que realizar un trabajo sobre la ubicación de las grandes masas de bosque de tipo taiga en Siberia. Puede elegir entre imágenes satélite con una resolución espacial de 30 metros y otras con una resolución de 300 metros. ¿Cuál elegiría y por qué?

SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO POR SATÉLITE

Sistema de posicionamiento y localización por satélite

• Requiere conjunto de satélites de órbita constante

• Satélites emiten señales captadas por receptores en la Tierra

• Permite conocer la ubicación (altitud, latitud y longitud) con precisión, a partir de un mínimo de 3 satélites (para triangulación)

• GPS (Sistema de posicionamiento global). Único sistema global de posicionamiento operativo al 100%. Consta de 24-27 satélites

• UE; en marcha proyecto Galileo (sistema de posicionamiento con 30 satélites). No operativo de momento

SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG Ó GIS)

Sistemas de Información Geográfica

• Sistema de integración de información georreferenciada (información con referencia espacial, datos con su ubicación).

• Habitualmente datos tienen información espacial obtenida mediante GPS (p.ej. Coordenadas X e Y)

• También suele emplear imágenes procedentes de técnicas

de teledetección (p.ej. Ortofotos)

• Integra la información en forma de capas temáticas que pueden superponerse (así se representan los datos)

• Se basa en sistemas informáticos (hardware y software).

Ejemplo software; Arcview, ArcGIS (ESRI)

Sistemas de Información Geográfica

Sistemas de Información Geográfica

• La información que se incluye en un SIG puede ser de dos tipos; – Raster. Información espacial en forma de celdas o retículas, a

modo de píxeles – Vectorial. Información en forma de líneas, puntos o polígonos

• Las capas de información que se superponen, ya sean de datos vectoriales o raster, pueden corresponder a variables como topografía, hidrografía, usos del suelo, vegetación actual, vegetación potencial, etc.

Sistemas de Información Geográfica

Sistemas de Información Geográfica • ¿Cómo se representan los datos en un SIG? Mediante superposición de capas temáticas (por ejemplo, de información ambiental como espacios protegidos, vegetación, etc.)

• Cartografía WMS Banco de Datos de Biodiversidad

Sistemas de Información Geográfica • ¿Cómo se representan los datos en un SIG? Mediante

superposición de capas temáticas

• INSERTAR IMÁGENES ARCVIEW-ARCGIS

Sistemas de Información Geográfica

Principales aplicaciones SIG en medio ambiente (IMPORTANTE) • Elaborar cartografía temática (mapas de vegetación, usos del

suelo, mapas de riesgo) • Ordenación territorial • Evaluación de impacto ambiental • Gestión de espacios naturales • Control y vigilancia sobre masas forestales • Etc….

Sistemas de Información Geográfica

Dónde obtener datos ambientales (bases de datos ambientales) • Corine. (UE) • Red EIONET (UE) • Banco de Datos de la Naturaleza (Ministerio de Agricultura,

Alimentación y Medio Ambiente) BDN • Confederaciones hidrográficas • Administraciones autonómicas • Instituto Geográfico Nacional • Instituto Geológico y Minero de España • Etc.

SIMULACIÓN AMBIENTAL

PAG. 53

Simulación ambiental PAG. 53 LIBRO

• Se emplean modelos de representación de la realidad • Se parte de escenarios y se obtienen simulaciones • Ejemplos

– World-1, World-2. World-3 – Modelos depredador presa Lotka-Volterra – Modelos del IPPC

Simulación ambiental

• Modelos de simulación terrestre; World -1, World-2, World-3 , diseñados por Forrester (pág. 19)

• Estos modelos consideran cinco subsistemas; población, recursos naturales, producción industrial, producción de alimentos y contaminación

Simulación ambiental PAG. 53 LIBRO

• World-1, World-2. World-3

World3 Escenario que parte de abundantes recursos

Simulación ambiental PAG. 53 LIBRO

• Modelos depredador presa Lotka-Volterra

Bucle negativo (CORREGIR LIBRO)

Simulación ambiental PAG. 53 LIBRO • Modelos IPPC sobre cambio climático

Teledetección

PÁG. 53, ACTV. 14

EJERCICIOS

• PÁG. 60, ACTV. 27

• PÁG. 60, ACTV. 28

• PÁG. 60, ACTV. 30

• PÁG. 60, ACTV. 31

• PÁG. 60, ACTV. 33