UTILIZACIÓN DE IMÁGENES DE RADAR (ERS Y RADARSAT) PARA … · de gran utilidad para la...

INTRODUCCIÓN

En los últimos años, la teledetección porradar ha demostrado ser una herramientade gran utilidad para la extracción de in-formación geológica. Los datos adquiri-dos por los sistemas de radar son sustan-cialmente diferentes a los obtenidos porlos sensores ópticos multiespectrales, de

uso más frecuente, pudiendo ser conside-rados como una fuente de informacióncomplementaria. Las imágenes de radarpueden brindar información adicional degran utilidad para el análisis geológico yla cartografía estructural, dada la geome-tría de observación de los sistemas de ra-dar y las características de la señal. Lasensibilidad de las microondas a las pro-

piedades dieléctricas de los materiales, alcontenido de humedad y a la rugosidadsuperficial –en relación con la longitudde onda del haz de radar-, se ve reflejadaen las imágenes, dado que estos factoresinciden directamente en la intensidad dela señal.Los sensores de radar son sensibles a pe-queñas variaciones en la microtopografía

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UTILIZACIÓN DE IMÁGENES DE RADAR (ERS Y RADARSAT)PARA LA DISCRIMINACIÓN LITOLÓGICA Y LA CARTOGRAFÍAESTRUCTURAL DEL SECTOR CENTRAL DEL MACIZO DELDESEADO, PROVINCIA DE SANTA CRUZ

Daniela MARCHIONNI1 y François CAVAYAS2

1 Instituto de Recursos Minerales (Universidad Nacional de La Plata - CIC), La Plata. E-mail: [email protected] Département de Géographie, Université de Montréal. Succ. Centre Ville, Montréal, Québec, Canada. E-mail: [email protected]

RESUMEN El macizo del Deseado representa una extensa unidad morfoestructural caracterizada por una importante actividad volcá-nica de naturaleza bimodal ocurrida durante el Jurásico, en un ambiente tectónico dominado por condiciones extensiona-les. Los diversos eventos tectónicos que tuvieron lugar en esta región, se ven reflejados en la presencia de lineamientos es-tructurales de variada magnitud y orientación, que han afectado a unidades geológicas distintas. La cartografía geológica deesta región se ve favorecida por la observación regional. La extensión superficial de las unidades presentes y la discontinui-dad de los afloramientos suelen entorpecer el mapeo geológico de campo y dificultar el reconocimiento en el terreno delos rasgos estructurales, viéndose facilitada su identificación a pequeña escala.En esta contribución se presentan los resul-tados de una investigación basada en la utilización de imágenes de radar (SAR de ERS-1 y 2 y de RADARSAT-1) para ladiscriminación litológica y la cartografía estructural, a través de la aplicación de distintas técnicas de procesamiento digitale interpretación visual. Se analizan los atributos tonales y texturales de las imágenes de radar y su relación con las unidadeslitológicas del área, así como la percepción radar de rasgos direccionales y la utilidad de los distintos procedimientos deanálisis digital para la extracción de rasgos y patrones lineales que puedan vincularse a lineamientos estructurales.

Palabras clave: Imágenes radar, análisis espacial, cartografía geológica, macizo del Deseado.

ABSTRACT: Radar images (ERS and RADARSAT) utilization for lithological discrimination and structural cartography of the central part of the Desaedo Massif, Santa Cruz province. The Deseado Massif is an extensive morphostructural unit characterized by an impor-tant bimodal volcanic activity that has been occurred during the Jurassic period, in a tectonic environment dominated byextensional conditions. The diverse tectonic events that have occurred in this region are manifested by the presence of va-ried magnitude and orientation structural lineaments that have affected different geological units. The geological mappingof this region is benefit by the regional observation. The superficial extension of the present units and the outcroppingdiscontinuity, usually hinder the field geological mapping and difficult the field recognition of the structural features, beingfacilitated their identification at a small scale. The results of an investigation based on the use of radar images (ERS-1 andERS-2 SAR, and RADARSAT-1 SAR) for the lithological discrimination and the structural cartography, through the appli-cation of different digital processing techniques and visual interpretation, are presented in this contribution. The tone andtexture attributes of the radar images and their relationship with the lithological units of the area are analyzed, as well asthe radar perception of directional features and the utility of the different digital analysis procedures for the extraction oflineal features and patterns that could be related to structural lineaments.

Keywords: Radar images, spatial analysis, geological mapping, Deseado Massif.

Revista de la Asociación Geológica Argentina 66 (4): 576 - 591 (2010)

de la superficie, a escala de la longitud deonda del haz de radar, permitiendo de-tectar variaciones morfológicas sutiles,aun cuando las mismas se encuentrenpor debajo del límite de la resolución es-pacial de las imágenes. Por su parte, lamorfología del terreno –sus pendientes yorientaciones- tiene también un efectomuy importante en el retorno de la señal,puesto que condiciona el ángulo de inci-dencia local del haz de radar sobre la su-perficie. Los satélites que llevan a bordosensores de radar, suelen tomar imágenesen órbita tanto ascendente como descen-dente, variando así las condiciones de ilu-minación de la superficie observada, loque permite realzar la presencia de rasgosestructurales que tienen una manifesta-ción morfológica superficial, cuando lavisualización de estos rasgos se vea favo-recida por la dirección de iluminación delhaz de radar. A esto se suma la posibili-dad de apuntar el haz de radar con distin-tos ángulos de inclinación, por lo cual lasimágenes de una misma zona puedenofrecer información muy diferente, envirtud de la dirección de iluminación y dela inclinación del haz de microondas.Dada la complejidad de los factores queintervienen en la formación de las imáge-

nes de radar, establecer relaciones entrela información brindada por estas imáge-nes -a través de los distintos tonos, textu-ras y patrones- y las características geoló-gicas de un territorio, requiere tener encuenta las características de la señal (entérminos de frecuencia, polarización, án-gulo de inclinación, dirección de obser-vación) en relación con las característicasdel territorio observado. En esta contri-bución se presentan los resultados de unainvestigación llevada adelante en el sectorcentral del macizo del Deseado, orienta-da al análisis de las variaciones espacialesobservadas en las imágenes de radarERS/SAR y RADARSAT/SAR, en rela-ción con las características geológicas delárea. Se analizan los patrones texturales ylineales de las imágenes y su potenciali-dad de expresar variaciones litológicas yrasgos estructurales.

ÁREA DE ESTUDIO

Se encuentra ubicada en el sector centraldel macizo del Deseado entre los 47º30’ y48º30’ de latitud sur y entre los 69º15’ y70º15’ de longitud oeste, cubriendo unasuperficie de cerca de 10.000 km2 (Fig. 1a)El clima de esta región es continental rigu-

roso y semiárido, con escasa pluviosidad yprecipitaciones nivales abundantes duran-te los meses de invierno. Es característicala presencia de vientos persistentes e in-tensos, provenientes principalmente de loscuadrantes oeste y noroeste. Estas condi-ciones climáticas no permitieron el des-arrollo de una cubierta vegetal importan-te, por lo que el desarrollo de los suelosse ha visto limitado, dominando los sue-los esqueléticos, pedregosos-arenosos,donde el horizonte húmico está pocodesarrollado o ausente. La presencia desuelos maduros y evolucionados es ex-cepcional y está restringida a los “malli-nes”, sectores muy reducidos con mayorcontenido de humedad y materia orgáni-ca. La vegetación dominante, típica deambientes semidesérticos, es la estepa ar-bustiva xerófila, en la que predominanlos arbustos achaparrados, adaptados alclima árido ventoso, que se presentanmuy esparcidos, dejando un gran porcen-taje de suelo desnudo. La vegetación estáconstituida por matas áfilas, con hojas re-ducidas o espinosas y por especies en co-jín. Las especies dominantes son: matanegra, cola piche, molle y coirón. La redde drenaje está poco integrada y la mayo-ría de los cauces son de régimen efímero.

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Figura 1: a) Mapa de ubicación general del área de estudio dentro del contexto regional del macizo del Deseado; b) Modelo digital de elevación delárea de estudio.

En muchos casos los cursos de agua des-embocan en pequeñas cuencas endorrei-cas, que alojan lagunas poco profundas,de carácter temporario.

Geología localEn el macizo del Deseado se han regis-trado, a lo largo de toda su historia geo-lógica, importantes episodios volcanogé-nicos, los que han dado lugar a la forma-ción de un extenso plateau de rocas piro-clásticas y volcánicas de naturaleza bimo-dal, de edad jurásica y a amplios mantosy mesetas de basaltos cenozoicos. En elárea de estudio (Fig. 1b), el 90% de la su-perficie corresponde a las unidades vol-canogénicas mesozoicas y cenozoicas,entre las cuales las unidades volcánicas yvolcaniclásticas jurásicas ocupan un 70%y las unidades volcánicas efusivas de edadterciaria y cuaternaria un 20%. El 10 %restante de la superficie es ocupada pormateriales sedimentarios terciarios, relle-no moderno y rocas del basamento.El volcanismo extensional jurásico repre-senta el acontecimiento geológico másimportante de la comarca. Está represen-tado por el complejo volcánico-piroclás-tico-sedimentario del Grupo Bahía Laura(Lesta y Ferello 1972) del Jurásico medioa superior, integrado por las formacionesBajo Pobre, Chon Aike y La Matilde. LaFormación Bajo Pobre (Lesta y Ferello1972), compuesta por andesitas, dacitas ybasaltos, constituye lomadas bajas redon-deadas muy dispersas, remanentes de an-tiguas coladas desmembradas por proce-sos erosivos. En sus niveles superiores seintercala con la Formación Chon Aike(Echeveste et al. 2001), de gran desarrollosuperficial, constituida principalmentepor mantos de ignimbritas, acompañadaspor facies lávicas y algunos cuerpos sub-volcánicos de composición riolítica a rio-dacítica. Los depósitos ignimbríticos, quecomponen la mayor parte de los aflora-mientos, varían en la proporción y com-posición de los cristaloclastos y fragmen-tos líticos y en el grado de soldamiento.Se presentan también lapillitas, tobas la-minadas fosilíferas y tufitas, de Forma-ción La Matilde (Stipanicic y Reig 1957).

Por su parte, las efusiones basálticas ce-nozoicas, se han emplazado en nivelestopográficos distintos y alternan con ma-teriales sedimentarios terciarios. ElBasalto Cerro del Doce (Panza 1982) delEoceno medio, con su mayor desarrolloen el sector nororiental del área, ocupalos altos topográficos, dando lugar a fre-cuentes casos de inversión de relieve. ElBasalto Strobel, del Mioceno medio, for-ma una extensa meseta continua en el ex-tremo sud-occidental del área (Panza yMarín 1998) y el Basalto Cerro Tejedor(Sacomani 1984), del Mioceno superior-Plioceno inferior, constituye la meseta ycerro homónimos. La efusión basálticamás moderna está representada por elBasalto La Angelita (Panza 1982), delPlioceno superior-Pleistoceno inferior,que presenta una gran distribución arealy forma extensos mantos que ocupan losbajos topográficos.

GeomorfologíaEl intenso volcanismo que caracteriza lahistoria geológica de la región imprimió aesta comarca una morfología particular.Su relieve es dominado por un paisaje se-rrano muy irregular, con desniveles topo-gráficos pronunciados provocados poracción fluvial, labrado en las unidades pi-roclásticas y volcánicas jurásicas. La re-construcción del relieve jurásico es muydifícil debido al importante grado de ero-sión que presentan los depósitos de esaedad. Como geoformas propias del paisa-je volcánico jurásico se identificaron cola-das piroclásticas, mantos tobáceos y cam-pos lávicos. Asociados a estos últimos, sereconocieron algunos domos lávicos yformas relícticas de la erosión: diques delava y conductos de emisión. La presenciade materiales tobáceos depositados enambientes lagunares someros, con im-prontas vegetales bien conservadas y cali-zas estromatolíticas asociadas, indica lapresencia de antiguos bajos de carácter lo-cal que, en ocasiones, coinciden con lasáreas deprimidas más modernas.Por el contrario, en toda la región, se ob-serva un importante grado de conserva-ción de las morfologías volcánicas aso-

ciadas a las efusiones basálticas cenozoi-cas. En los sectores donde dominan lascoladas basálticas de edad terciaria, el pai-saje es mesetiforme, donde depósitosmás antiguos se presentan coronados porextensas coladas de basaltos terciarios so-breelevados, con contornos irregulares yladeras escalonadas, acompañadas porfrecuentes depósitos de remoción enmasa. Se observan también distintos ni-veles de coladas basálticas encauzadas ycerros mesa o testigo, como formas relíc-ticas de la erosión. En relación con lasefusiones basálticas cuaternarias, se ob-serva un paisaje llano, de amplias plani-cies cubiertas por extensos mantos y es-coriales basálticos, cuya continuidad esinterrumpida por la presencia de conosvolcánicos (conos de escoria) y ventanaslávicas. Es llamativa la gran concentra-ción de conos volcánicos cuaternarios enel sector sur del área. Gran parte de estosaparatos volcánicos se distribuyen a lolargo de una faja de orientación ONO-ESE de unos 25 km de ancho (Mar-chionni y Tessone 2009).

EstructuraEl estilo estructural de la región es pro-ducto de la acción combinada de variasfases diastróficas donde el fallamiento hasido el rasgo sobresaliente, dando un es-tilo dominante de bloques rígidos limita-dos por fallas, con abovedamientos (anti-formas suaves) muy subordinados. Loseventos tectónicos ocurridos se ven re-flejados regionalmente en la presencia delineamientos estructurales de variadamagnitud y orientación, algunos de loscuales podrían corresponder a reactiva-ciones tectónicas de antiguas fallas reg-máticas. En muchos casos la traza de lasfallas o fracturas está sólo evidenciadapor la presencia de sectores silicificados,que pueden asociarse a zonas de debili-dad, y pueden corresponder tanto a filo-nes de cuarzo como a brechas con relle-no silíceo y zonas de reemplazo. Se pre-sentan también rasgos estructurales máslocales vinculados a esfuerzos asociadosa la actividad volcánica jurásica.Han sido descriptos dos sistemas princi-

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pales de fracturación (Panza 1982 y1986): el Sistema El Tranquilo (JurásicoSuperior) con una dirección principal N25-35ºO y conjugada N 50-60ºE y elSistema Bajo Grande (Cretácico inferior)con una dirección principal N 50-65ºO yconjugada N 25-35ºE. Un tercer sistemade fracturación, temporalmente más jo-ven a las anteriores, presenta una orienta-ción N 80-100ºE y se relaciona con fallasdirectas, las que imprimieron al área unamorfología de pilares y fosas.La tectónica terciaria no ha modificado endemasía el paleo-relieve jurásico, como lodemuestra la presencia de algunos bajos decarácter local, en donde se depositaron se-dimentos lagunares de edad jurásica y endonde también se han encauzado coladasbasálticas de edad cuaternaria. La tectónicaterciaria, sin embargo, habría dejado sushuellas en la fracturación casi N-S que seobserva afectando a rocas jurásicas parti-cularmente en el sector septentrional, lacual, según de Barrio (1989), respondería ala influencia cercana del orógeno andino.Los basaltos en general no muestran evi-dencia de haber sido sometidos a movi-mientos diastróficos importantes. La direc-ción de alineación de los centros efusivoscuaternarios al sur del área guarda relacióncon la dirección principal del Sistema BajoGrande de Panza (1982), por lo cual sepuede inferir que la misma ha sufrido reac-tivaciones durante el Cuaternario y podríaestar indicando la presencia de fracturasregmáticas subyacentes.

METODOLOGÍA DE TRABAJO

En esta investigación se ha recurrido tan-to al análisis digital como a la interpreta-ción visual de las imágenes de radar, uti-lizando como información adicional imá-genes ópticas multiespectrales y modelosdigitales de elevación. Se analizaron lasposibilidades de discriminar en las imáge-nes de radar las distintas facies litológicasasociadas al volcanismo jurásico y mag-matismo cenozoico desde el punto devista de sus atributos tonales y texturales,lográndose diferenciar sectores de distin-

ta microtopografía en unidades espectral-mente homogéneas y coladas basálticasde edades diferentes. Fueron examinadasdistintas técnicas de extracción de rasgoslineales (filtrados espaciales y de frecuen-cias) para favorecer el reconocimiento delineamientos estructurales de diversos orí-genes (tectónico o volcánico) y morfologí-as (rasgos lineales, curvos y circulares, posi-tivos y negativos). Fueron aplicados filtrosde detección de “líneas” y de “bordes”, fil-tros direccionales y filtros selectivos de fre-cuencias espaciales (filtros de paso-bajo,paso-alto y paso-banda) en el espacio deFourier, los que permitieron observar lasdirecciones espaciales dominantes de la re-gión y aislar las frecuencias espaciales vin-culadas a los patrones estructurales.La interpretación visual se realizó en pan-talla o sobre salidas gráficas, a través de laobservación monoscópica (en 2 dimen-siones) o estereoscópica (en 3 dimensio-nes). Se utilizaron los criterios tradiciona-les de interpretación (tono, textura, es-tructura, patrón espacial, forma, tamaño,contexto) adaptados al tipo de informa-ción utilizada (características de la señal ygeometría de la adquisición). La interpre-tación visual permitió incorporar al análi-sis algunos criterios complejos que esca-pan a las posibilidades del análisis digitaly cuya utilización, difícil de definir en tér-minos digitales, facilita la identificaciónde categorías con significado geológicodiferente. Para la observación y caracteri-zación de las morfologías volcánicas aso-ciadas a las unidades geológicas, fueronempleadas distintas estrategias de visuali-zación en tres dimensiones (modelos di-gitales de elevación, pares y productos es-tereoscópicos y vistas en perspectiva). Laobservación de pares estereoscópicos deimágenes de radar facilitó la visualizaciónde los rasgos morfológicos y estructura-les a distintas escalas de observación. Laextracción semi-automática de la red dedrenaje realizada a partir de los modelosdigitales de elevación, aportó informa-ción adicional, facilitando la detección deanomalías en los patrones de drenaje re-lacionadas a la presencia de estructuras.Los trabajos de campo consistieron en el

reconocimiento de las unidades geológi-cas y estructuras observadas, incorporan-do nuevos criterios de campo (rugosidadde superficie) para la validación de lasimágenes utilizadas. Como síntesis, se de-finieron los principales rasgos geológicos,estructurales y morfológicos del área deestudio y se obtuvo una cartografía geoló-gico-estructural a escala regional basadaen la interpretación de las imágenes ópti-cas multiespectrales y de radar y el cono-cimiento de campo sobre algunos secto-res (E: 1:200.000). Distintos aspectosacerca de la utilización de imágenes ópti-cas multiespectrales para el análisis geoló-gico del área de estudio se pueden encon-trar en Marchionni y Schalamuk (2010).

Imágenes utilizadasFueron utilizadas varias imágenes de ra-dar adquiridas por distintos sistemasSAR (Synthetic Aperture Radar) que operanen el rango de las microondas, en bandaC (f= 5,3 Ghz, λ=5,66 cm), con distintascaracterísticas de adquisición. Se utiliza-ron dos pares de imágenes SAR de los sa-télites europeos ERS-1 y 2, de polariza-ción vertical semejante (VV), en órbitasdescendente (mirada a la izquierda) y as-cendente (mirada a la derecha), con 23ºde inclinación del haz de radar. Tambiénse programó la adquisición de dos paresestereoscópicos de imágenes SAR del sa-télite canadiense RADARSAT-1, de pola-rización horizontal semejante (HH). Elpar ascendente está integrado por lasimágenes S2 (24º-31º) y S6 (41º-46º) y elpar descendente por las imágenes S3(30º-37º) y S7 (45º-49º). Estos pares este-reoscópicos permitieron la generación deun modelo digital de elevación de media-na resolución (30 m). Fue incorporadotambién el modelo digital de elevación dela misión SRTM (Shuttle Radar TopographyMission), de baja resolución (90 m), cu-briendo el macizo del Deseado en su to-talidad. Para aplicaciones más locales seutilizó un modelo digital de elevación dealta resolución (15 m), generado a partirde la digitalización de curvas de nivel.Como apoyo se utilizó un mosaico gene-rado a partir de dos imágenes TM

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(Thematic Mapper) del satélite LANDSAT-5, de coordenadas WRS: 229/093 y229/094, y otro mosaico generado a par-tir de dos imágenes ETM+ (EnhancedThematic Mapper) del satélite LANDSAT-7, de iguales coordenadas. Fue utilizadatambién una imagen del satélite argentinoSAC-C, adquirida por el instrumentoMMRS (Multispectral Medium ResolutionScanner), cubriendo el macizo del Desea-do en su totalidad.El procesamiento digital de las imágenesse realizó con los programas PCI deEasi/Pace V.6.3 y GEOMÁTICA de PCIGeomatics V.8.2. Para los análisis estadís-ticos relacionados a las medidas de rugo-sidad de superficie, se utilizaron los pro-gramas de la biblioteca GSLIB (Deutschy Journel 1998) y para los análisis textu-rales y filtrados espaciales se recurrió alos algoritmos de Parker (1997).

Correcciones aplicadasPara la mayor parte de las aplicacionesgeológicas, la precisión geométrica de lasimágenes tiene un carácter primordial,tanto para el mapeo de unidades y con-tactos litológicos como para determinarla orientación y geometría de las estruc-turas. La observación lateral de los siste-mas de radar modifica el ángulo de inci-dencia local del haz a lo largo de la ima-gen y provoca una serie de distorsionesgeométricas que se relacionan con la to-pografía del terreno. La relación que exis-ta entre el relieve de la superficie obser-vada y el ángulo de incidencia del haz deradar, determina la presencia de efectosde sombra de radar (shadowing), acorta-miento de pendientes (foreshortening) e in-versión por relieve (lay-over) en estas imá-genes. En la zona de estudio, dada la topo-grafía relativamente suave que la caracteri-za, estos efectos no son muy significativosa nivel regional, sin embargo se hacen másconspicuos localmente, en sectores dondeel desnivel topográfico es importante y laspendientes elevadas (como ocurre en tor-no a las mesetas basálticas).Para compensar estos efectos, se realizósobre las imágenes una ortorrectifica-ción, corrección geométrica en tres di-

mensiones, en la cual las imágenes crudasfueron transformadas y llevadas a unaproyección ortogonal exacta (ortoimáge-nes). El modelo de transformación utili-zado tiene en cuenta los parámetros de laórbita del satélite, las variaciones en la ór-bita y actitud del satélite al momento detoma de la imagen y la orientación delsensor. Esta corrección requirió de unmodelo digital de elevación para conocerla altura real de cada punto de las imáge-nes. El modelo digital de elevación utili-zado para la corrección fue generado apartir del par estereoscópico S2-S6 deimágenes RADARSAT/SAR, por ser elde mayor cobertura sobre el área de estu-dio, y fue utilizado como base para la or-torrectificación de las imágenes S2, S3,S6 y S7. Las imágenes SAR de ERS-1 yERS-2, utilizadas al inicio de la investiga-ción para la interpretación visual, solofueron rectificadas geométricamente endos dimensiones.Fueron realizados también algunos real-ces radiométricos orientados a reducir lapresencia de ruido (speckle), tratando deestablecer una relación de compromisoentre la cantidad de speckle reducido y laspérdidas de resolución espacial. Fueronaplicados filtros adaptables, los cuales

modifican la imagen basándose en las es-tadísticas del entorno local de cada píxel,acomodando los cambios en la imagen alas propiedades de retrodispersión del te-rreno. En las imágenes SAR de ERS-1 yERS-2, los mejores resultados fueron ob-tenidos luego de la aplicación del filtroFrost (Frost et al. 1982), mientras que enlas imágenes SAR de RADARSAT-1 fueel filtro Gamma Map (Lopes et al. 1990),aplicado durante el proceso de ortorrec-tificación, el que mejor logró minimizarel ruido del speckle y conservar al mismotiempo la información de detalle. Sobrelas imágenes RADARSAT/SAR se reali-zaron también algunas correcciones ra-diométricas para la extracción de distin-tos parámetros. Estas imágenes fueronconvertidas a imágenes de brillantez (βº)y retrodispersión (σº), para poder carac-terizar cuantitativamente las distintas uni-dades litológicas.

DISCRIMINACIÓNLITOLÓGICA

En el dominio de las microondas, el pa-rámetro que describe la respuesta de unaroca es su coeficiente de retrodispersión,el cual se relaciona específicamente con

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Figura 2: a) Ubicación sobre la imagen S2 de RADARSAT de algunas de las unidades selecciona-das para el análisis de rugosidad de superficie; b) “Rugosímetro” utilizado para hacer las medicio-nes de rugosidad; c) Parámetros de rugosidad de superficie, donde LV es la longitud de cada varillapor encima de la barra horizontal y n es el número varillas medidas por perfil. El porcentaje de re-ducción expresa el grado de desviación del perfil respecto de una línea recta (Saleh, 1993); en esteparámetro, L1 es la longitud de la barra horizontal (largo del perfil) y L2 es la longitud total de lacurva del perfil.

D. MARCHIONNI Y F. CAVAYAS

la constante dieléctrica y contenido dehumedad y con características geométri-cas tales como la morfología y rugosidadde los afloramientos. La rugosidad super-ficial es uno de los elementos de mayorpotencialidad para la discriminación deunidades litológicas en las imágenes deradar (Schaber et al. 1980). Las propieda-des eléctricas ocupan un lugar secundariodado que las variaciones en la constantedieléctrica de las rocas se mantienen den-tro de un estrecho rango de valores(Ulaby et al. 1990) y el contenido de hu-medad modifica esta propiedad de mane-ra significativa.Dada la complejidad de los factores queintervienen en la señal recibida por el ra-dar, las relaciones entre la informaciónque se puede extraer de las imágenes y lascaracterísticas de las unidades litológicasaflorantes en un área no son muy claras.Sin embargo, una de las particularidadesde las microondas es la posibilidad de re-velar, a través de la textura de las imáge-nes, aspectos vinculados a la rugosidad delos materiales superficiales. Esta rugosi-dad, que expresa la microtopografía de lassuperficies, se resuelve en las imágenes enrelación con la longitud de onda del radary su ángulo de visión. Dentro de este con-texto, las imágenes de radar fueron anali-zadas para determinar su potencialidad decontribuir a la discriminación de unidadeslitológicas en el área de estudio. Con esta

finalidad, fueron realizadas observacio-nes de campo de rugosidad de superficiesobre las unidades texturales reconocidasen las imágenes (Fig. 2a), para analizar lasrelaciones entre las características físicasde los afloramientos y la respuesta radio-métrica observada.Las observaciones de rugosidad de su-perficie consistieron en el trazado de per-files que permitieran documentar la mi-crotopografía de los afloramientos. Estosperfiles se realizaron con un “rugosíme-tro” diseñado especialmente para la in-vestigación. Este instrumento (Fig. 2b) secompone de una barra de sección rectan-gular, de 2,5 m de largo, perforada verti-calmente cada 2,5 cm para permitir eldesplazamiento de delgadas varillas verti-cales móviles de 1 m de largo, que seadaptan a la microtopografía del terreno,repitiendo su geometría por encima de labarra horizontal. Para cada una de lasunidades se seleccionaron de 1 a 3 pun-tos de observación, de acuerdo a la varia-bilidad superficial observada en el campoy para cada punto de observación se rea-lizaron dos perfiles ortogonales, los quefueron posicionados con GPS y docu-mentados con cámara digital.Los perfiles de rugosidad fueron grafica-dos a escala 1:20 y 1:10 (perfiles de 1.25m y de 2.5 m de largo) y sobre ellos semidió la longitud de cada varilla por enci-ma de la barra horizontal (n = 25 o 50

mediciones por perfil). A partir de estosdatos fueron calculados los parámetrosde rugosidad de superficie para cuantifi-car la geometría de los afloramientos(Fig. 2c). Cada medición fue acompañadapor la descripción litológica de las unida-des aflorantes y por la caracterizaciónmorfológica de los afloramientos. Se rea-lizaron observaciones tales como: por-centaje de roca aflorante, grado de disec-ción del afloramiento (en base al tamañode los granos y/o bloques), cobertura ve-getal (porcentaje, tipo y tamaño de las es-pecies dominantes). Para las mismas uni-dades se obtuvo información de tono degris (apreciación visual) y valores de me-dia y desvío estándar de brillo y retrodis-persión sobre las imágenes.Mediante distintas técnicas estadísticas seanalizaron las relaciones entre los pará-metros de rugosidad, las característicasde los afloramientos, la respuesta radio-métrica de las imágenes y sus atributos detono y textura (Marchionni et al. 2001).Los análisis realizados demostraron quelos atributos tonales-texturales de lasimágenes de radar no guardan una rela-ción directa con la litología en términoscomposicionales, sino con el grado de di-sección de los afloramientos (tamaño degrano/bloque) y el tipo y densidad de lacubierta vegetal (Fig. 3a). En una mismaunidad litológica, los niveles de brillo dela imagen aumentan en relación directa

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Figura 3: a) Dendrograma resultante de un análisis de agrupamiento. Se ve una marcada asociación entre tipo de cubierta vegetal, grado de diseccióny nivel de gris, asociación que no se manifiesta entre estas características y los tipos litológicos; b) Diagrama de dispersión de componentes principalesdonde se diferencian cuatro campos de rugosidad y tonos de gris. La dispersión de las muestras indicaría la probable existencia de otras variables, queno fueron tenidas en cuenta en el análisis (ej. contenido de humedad).

Utilización de imágenes de radar...

con el aumento en el tamaño de los blo-ques y/o de la vegetación asociada. Lasunidades más finamente disecadas apare-cen generalmente carentes de textura yoscuras, por efecto de la reflexión espe-cular, mientras que, a medida que el ta-maño de grano y/o bloque aumenta, lasunidades se vuelven más brillantes y tex-turadas, con un grano de textura cada vezmayor, por efecto de la reflexión difusa.Sin embargo, en el diagrama de disper-sión de componentes (Fig. 3b), contraria-mente a la esperada distribución de lasmuestras, en un campo que reúna lasmuestras muy rugosas y claras y en otroque reúna las menos rugosas y oscuras,las muestras aparecen más dispersas. Estehecho indica que existen otras variables,que no han sido tenidas en cuenta en esteanálisis, que pueden ser las responsablesde esta distribución. Hay otros factoresque deben ser considerados, como elcontenido de humedad, que afecta a lascaracterísticas tonales-texturales de ma-nera significativa (Fig. 4).

Estimación de variaciones superficialesSobre la base de los resultados obtenidosprecedentemente han sido realizadas al-gunas pruebas enfocadas a la discrimina-ción de sectores de características textu-rales diferentes dentro de las unidadesefusivas cenozoicas, de respuesta homo-génea en el espectro óptico. Estas prue-bas han aportado información acerca dela presencia de diferencias en la microto-pografía de los afloramientos y han sido

útiles, en algunos casos, para discriminarunidades de edades diferentes. Para esteanálisis fueron tomadas un total de docemuestras que incluyen unidades de eda-des diferentes (basaltos eocenos, mioce-nos, mio-pliocenos y plio-pleistocenos)sobre la imagen S2 de RADARSAT, don-de fueron calculadas las medidas de ten-dencia central y dispersión de los pará-metros de brillo (βº) y retrodispersión(σº).Los valores de brillo y retrodispersión delas unidades efusivas varían entre –26,04y 7,31 dB (βº) y entre –29.44 y 3,92 dB(σº), mientras que sus valores medios semantienen dentro de un intervalo másestrecho: entre –8,98 y –5,77 dB (βº) yentre –12,08 y –8,83 dB (σº). Las varia-ciones observadas en los valores mediosde brillo y retrodispersión se correspon-den con las variaciones de tono observa-das en las imágenes (gris claro: valoresmás bajos; gris oscuro: valores más al-tos), mientras que las medidas de disper-sión (el rango de los valores de los pará-metros medidos y el desvío estándar), secorresponden con variaciones texturales(textura fina: menor rango y desvío es-tándar; textura gruesa: mayor rango ydesvío estándar). En algunos casos, losparámetros de brillo y retrodispersiónpermitieron discriminar claramente uni-dades de flujo de edades diferentes, enrespuesta a las variaciones de rugosidadque se producen en función del tiempo,por la acción de la erosión. En respuestaa dicho fenómeno, en el área de La

Josefina (Fig. 5), la unidad de flujo infe-rior de las coladas eocenas tiene valoresde βº y σº unos 3 dB más bajos que launidad de flujo superior, lo que se mani-fiesta en diferencias en el tono de gris.Este mismo efecto ha permitido aislarsectores de distinto grado de fragmenta-ción en coladas basálticas de composi-ción homogénea, como en la meseta delcerro Tejedor.

IDENTIFICACIÓN DE RASGOS LINEALES

El reconocimiento de rasgos lineales deforma rectilínea o curvilínea de carácterregional (lineamientos en el sentido deHopkins 1841), se ve favorecido por laobservación realizada a pequeña escala,sobre las imágenes de satélite, si bien es-tos rasgos pueden o no ser verificadosdurante los trabajos de campo. Hay ras-gos lineales de los cuáles se puede presu-mir su naturaleza estructural (lineamien-tos estructurales), tales como los origina-dos por la presencia de fallas y fracturas,los cuales pueden ser observados directa-mente o bien deducidos a partir de la pre-sencia de indicadores indirectos (anomalí-as en la vegetación, en el tono o texturade la imagen, en los patrones de drenaje)o de elementos morfológicos asociados(escarpas o líneas de falla, facetas triangu-lares, valles y depresiones). El interés en laidentificación de lineamientos estructura-les radica en que los mismos son la expre-sión superficial de estructuras geológicas

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Figura 4: a) Ventanas de las imágenes SAR de RADARSAT-1 de distintas fechas enfocadas en una meseta de conglomerados miocenos. Se observa unarespuesta diferencial de esta unidad en relación con un distinto contenido de humedad. De las cuatro imágenes, la imagen S2 fue la única adquirida lue-go de un período de lluvia.


más profundas que reflejan el comporta-miento de la corteza. La deducción deelementos estructurales a partir de la pre-sencia de indicadores vinculados a la mor-fología de la superficie -cambios de pen-diente y rasgos morfológicos asociados-se ve enriquecida por la geometría de laobservación lateral de los sistemas de ra-dar. La extracción automática de rasgos li-neales que pueden ser relacionados a ele-mentos estructurales, puede facilitar suidentificación, teniendo en cuenta que ta-les rasgos lineales se manifiestan general-mente en las imágenes como variacionesmás o menos súbitas de nivel digital o debrillo. Por otra parte, la visión tridimen-sional que se puede obtener mediante lautilización de pares estereoscópicos, pue-de ayudar a atribuir a los rasgos reconoci-dos un significado geológico con un cier-to grado de confianza.

Extracción automática de líneas ybordesLos lineamientos estructurales puedenser percibidos en las imágenes de satélitecomo discontinuidades radiométricas(alineaciones o cambios abruptos detono o textura originados por cambios li-tológicos, de vegetación o de humedad) o

morfológicas (cambios de pendientes,anomalías de drenaje). Desde el punto devista numérico estas discontinuidades co-rresponden a cambios bruscos en el tonoo brillo de la imagen o a alineamientosespectrales (Wang 1993). Los rasgos geo-lógicos que exhiben patrones linealespueden manifestarse en las imágenesbajo la forma de líneas o bordes según sumorfología natural y las condiciones deiluminación. Un borde o gradiente es unapequeña región de la imagen donde seproduce una variación súbita en los nive-les digitales o de brillo; su perfil radiomé-trico adquiere normalmente forma de es-calón, rampa o curva. Por su parte, unalínea representa una pequeña región de laimagen donde los niveles digitales au-mentan y luego descienden súbitamente,dando un perfil radiométrico con formade sombrero de copa, punta, punta acha-tada o tonel (Parker 1997, James 1987).En esta investigación, fueron utilizadosdistintos filtros de detección de bordes yde líneas, con distintos tamaños de venta-na o matriz. Para la detección de bordesfueron utilizados los filtros de Sobel yKirsch (de 1º orden, direccionales) y losfiltros de Laplace (de 2º orden, no direc-cionales). Al comparar visualmente las

imágenes filtradas con las originales, seobservó que los bordes detectados conlos filtros de gradiente tienen un ciertodesplazamiento con respecto a la traza delos rasgos interpretados visualmente.Este desplazamiento relativo aumentacon la utilización de matrices más gran-des. En líneas generales, la aplicación delfiltro de Sobel (Fig. 6a) dio un buen re-sultado para realzar las redes de drenaje,con matrices de 11x11 para la red másdensa y de 21x21 para la menos densa. Laaplicación del filtro laplaciano, con venta-na 7x7, se adaptó mejor a la detección debordes relacionados a patrones estructu-rales como los observados en algunasunidades ignimbríticas del área (Fig. 6b). Para la detección de líneas, fueron gene-rados filtros direccionales específicos. Enla figura 7 se ilustran las matrices de con-volución utilizadas. La elección del tama-ño de la matriz tuvo una incidencia fun-damental en estos casos, obteniéndoselos mejores resultados con matrices de7x7 (Fig. 6c). Estos filtros, en líneas gene-rales, dieron similares resultados a los an-teriores, a excepción de que las líneas de-tectadas por estos filtros no presentarondesplazamientos con respecto a la trazade los rasgos interpretados. En las áreas

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Figura 5: Basaltos eocenos del área de La Josefina: a) Imagen LANDSAT; b) mapa geológico donde se diferencian las unidades de flujo; c) imagen S2de RADARSAT-1.


cubiertas por basaltos cenozoicos, estosfiltros revelaron la presencia de linea-mientos sutiles de expresión topográficadébil, que no habían sido detectados porlos otros filtros (Marchionni et al. 2000).

Filtrado de frecuencias espacialesCuando hablamos de las frecuencias es-paciales de una imagen nos referimos aun parámetro definido por el número decambios en el nivel de brillo (o nivel digi-tal) por unidad de distancia (Jensen1996). Si los cambios en el nivel de brillo

de una escena son pocos, la misma estácaracterizada por una baja frecuencia es-pacial. Si, por el contrario, los niveles debrillo varían drásticamente en cortas dis-tancias, la escena está caracterizada poruna alta frecuencia espacial. El análisis deFourier es una técnica matemática quepermite separar los componentes de dis-tinta frecuencia espacial de una imagen.El espectro de frecuencias espaciales deuna imagen numérica se obtiene aplican-do a la misma la ecuación de laTransformada de Fourier, bajo su forma

matricial (Fig. 8a). La aplicación de estaecuación permite generar un diagramacartesiano de frecuencias, de forma simé-trica, donde las frecuencias aumentan, enlas direcciones x e y, desde el centro ha-cia fuera. La distribución de la nube depuntos permite observar la presencia defenómenos periódicos en la imagen y laorientación dominante de los mismos(Fig. 8c). El filtrado de frecuencias espa-ciales en el espectro de Fourier ha sidoutilizado por varios autores para aislarlas componentes litológicas de una ima-

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Figura 6: Algunos ejemplos de la aplicación de los filtros de detección de bordes y de líneas sobre distintas unidades volcaniclásticas con patrones dedrenaje y estructurales.


gen y para la detección de estructuras ge-ológicas sutiles (Bloom y Daily 1982,Stromberg y Farr 1986). En esta investi-gación se han aplicado filtrados interac-tivos de frecuencias espaciales en el es-pectro de Fourier para aislar las compo-nentes espaciales vinculadas a los cam-bios de pendiente asociados a rasgosmorfológicos lineales.Según Daily (1983), las variaciones tonales

que se observan en las imágenes radar, sonconsecuencia de distintos mecanismos físi-cos que se producen a escalas diferentes yque se corresponden con frecuencias espa-ciales distintas (Fig. 8b): a) los rasgos degran escala, que se corresponden con lasbajas frecuencias espaciales, son domina-dos por variaciones lentas en la retrodis-persión de la superficie, relacionadas acambios en la vegetación y la rugosidad, b)

las variaciones tonales rápidas que se co-rresponden con las altas frecuencias espa-ciales, relacionadas con los efectos de lapendiente local y la topografía, son modu-ladas por la existencia de planos inclinadosorientados hacia el radar, c) una terceracomponente es consecuencia de la presen-cia de ruido en estas imágenes. La ubica-ción del punto de transición entre las altasy bajas frecuencias (fc) varía según la mor-

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Figura 7: Matrices básicas de los operadores de detección de líneas utilizados.


fología del territorio.Siguiendo estos conceptos, hemos inten-tado localizar el punto de transición entrelas altas y bajas frecuencias (fc), para ais-lar los efectos de pendiente -por su pro-bable vinculación con rasgos estructura-les- de las variaciones de retrodispersiónrelacionadas al ruido del radar (speckle) y acambios litológicos. Para lograr este pro-pósito fueron generadas, a partir de laimagen S2 de RADARSAT, una serie desub-imágenes sobre unidades geológicasde distinto patrón estructural. Luego dela aplicación de la transformada deFourier sobre estas imágenes, fueron ge-nerados distintos filtros circulares (paso-alto, paso-bajo y pasa-banda) para elimi-nar y retener determinadas frecuenciasespaciales. La aplicación posterior de lafunción inversa de la yransformada deFourier permitió volver al espacio origi-

nal de la imagen para su análisis visual. Lafigura 9 muestra un ejemplo de esta aplica-ción en una unidad de litología homogénea(ignimbritas) y estructura compleja. El fil-trado de frecuencias ha permitido aislar losefectos de las pendientes -que provocanfuertes retornos hacia el radar-, de las va-riaciones suaves de iluminación vinculadasa la topografía regional, y las altas frecuen-cias relacionadas a variaciones en la micro-geometría superficial y al ruido del radar.

Percepción de rasgos direccionalesComo ya se mencionara, los satélites quellevan a bordo sensores de radar puedentomar imágenes en órbita ascendente odescendente, variando así las condicionesde iluminación: mirada a la derecha enmodo ascendente y mirada a la izquierdaen modo descendente. Las primeras in-vestigaciones con imágenes de radar que

se llevaron adelante en el área de estudio,estuvieron orientadas al reconocimientode lineamientos de carácter regional y alanálisis de las orientaciones estructuralesdominantes, a partir de imágenes SAR deERS-1 en modo descendente y SAR deERS-2 en modo ascendente (Marchionniet al. 1997 y 1998). Los diagramas de orien-tación resultantes de las interpretacionesfueron comparados con los sistemas defracturación principales, mencionados porPanza (1982 y 1986).En ambas interpretaciones se detectóuna falta de información en coincidenciacon la dirección de visión del radar: los li-neamientos estructurales orientados pa-ralelamente a la dirección de visión delhaz de radar no fueron puestos en evi-dencia en las correspondientes imágenes,mientras que las pendientes orientadashacia el radar se distinguieron con mayor

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Figura 8: a) Ecuación de la Transformada de Fourier para las imágenes numéricas; b) componentes del espectro de frecuencias de una imagen de ra-dar: la línea continua indica el espectro total de la imagen y fc el punto de transición entre las altas y bajas frecuencias; c) espectro de Fourier de imá-genes con distinto patrón estructural.


claridad. La presencia de una faja de invi-sibilidad de 10º a cada lado de la direc-ción de iluminación del haz de radar hasido también mencionada por otros auto-res (Deslandes y Gwyn 1991). Sobre labase de los resultados de esta primera ex-periencia, se decidió utilizar, para realizarla interpretación estructural regional delárea de estudio, dos pares estereoscópi-cos de imágenes SAR de RADARSAT-1:un par en modo ascendente y mirada a laderecha (S2-S6) y un par en modo des-cendente y mirada a la izquierda (S3-S7).La interpretación fue realizada sobre sali-das gráficas de las imágenes sin correc-ción geométrica, con estereoscopio deespejos. En la Fig. 10 se presenta el mapade lineamientos confeccionado a partirde la interpretación visual los dos paresestereoscópicos (Marchionni 2007).Si analizamos el espectro de frecuencias

de las cuatro imágenes utilizadas, obteni-do a partir de la aplicación de la Transfor-mada de Fourier, vemos que las imágenesen modo ascendente (S2 y S6) son másricas en altas frecuencias espaciales quelas imágenes adquiridas en modo descen-dente. Esto es consecuencia de los patro-nes estructurales direccionales dominan-tes de la escena, que afectan a las unida-des ignimbríticas, los que son iluminadospor el radar en las imágenes ascendentes.En los espectros se observa además que,de las dos imágenes adquiridas en modoascendente, la imagen S2 muestra unamayor nitidez en la direccionalidad de lanube de puntos por lo cual se puede de-ducir que las direcciones preferencialesserán mejor realzadas en esta imagen.Este hecho puede ser consecuencia del án-gulo de incidencia local del haz de radar,diferente para ambas imágenes y puede ser

confirmado mediante la observación de lascorrespondientes imágenes S2 y S6.Tanto en las imágenes de satélite comoen el modelo digital de elevación, se hapuesto de manifiesto la importancia de ladirección E-O como orientación estruc-tural. Con esta orientación se observannumerosos cursos de agua de gran des-arrollo en longitud, principalmente en elsector central del área. Con similar orien-tación se han revelado algunos linea-mientos que afectan a las unidades volca-niclásticas jurásicas y que tienen continui-dad a través de las planicies basálticas ce-nozoicas, donde se observan como suti-les cambios de tonalidad o rugosidad.Esta misma dirección estructural afecta alas mesetas de basaltos miocenos del surdel área, donde se manifiesta como im-portantes bajos alargados paralelos. Enparticular, en una de estas mesetas, esta

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Figura 9: a) Filtrado de frecuencias espaciales a partir del espectro de Fourier sobre una unidad de ignimbritas con un fuerte patrón estructural (venta-na de la imagen S2 de RADARSAT-1). La frecuencia de base f0 corresponde a 3x10-4 ciclos m-1.


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Figura 10: Interpretación de lineamientos estructurales del área de estudio a partir de los pares estereoscópicos de imágenes S2-S6 y S3-S7 de RADARSAT/SAR.


dirección tiene una expresión morfológi-ca positiva y parece continuarse en la me-seta de conglomerados miocenos ubicadamás hacia el este. Las coladas basálticascuaternarias del sector noroeste del áreaaparecen vinculadas a estructuras escalo-nadas de igual dirección. En el sectorcentral, se han observado una serie de li-neamientos concéntricos, con un radiode curvatura de 5 km, que afectan a cola-das de ignimbritas jurásicas que confor-man una estructura periclinal, donde seha interpretado la presencia de fallas anu-lares directas. Esta estructura semicircu-lar se observa claramente en el modelodigital de elevación y presenta un patrónde drenaje anular concéntrico en su cen-tro y radial dendrítico hacia fuera.

Rasgos positivos de pequeña escalaEn algunas ocasiones, en el área de estu-dio, las zonas de fracturación son puestasen evidencia por la presencia de sectoresintensamente silicificados, que corres-ponden a cuerpos de relleno y reemplazosilíceo, relacionados a la presencia de mi-neralizaciones epitermales. Estos rasgosse presentan frecuentemente en el terre-no como elementos tabulares disconti-nuos con crestas de expresión convexa oaguda, simétricas (verticales) o asimétri-cas (inclinadas). La geometría del terreno,sus pendientes y orientaciones, condicio-nan el ángulo de incidencia del haz de ra-dar, con un efecto importante en la señalde retorno. La presencia de superficies li-sas continuas inclinadas hacia el radar osuperficies perpendiculares entre sí quese comporten como reflectores angularesmodifican la trayectoria del haz incidentey lo devuelven en la misma dirección deorigen, provocando reflexiones muy in-tensas por un efecto de doble rebote(double bound). La visibilidad de estos ras-gos está condicionada por la relación queexista entre la dirección de iluminacióndel haz de radar y la dirección de las es-tructuras y por la relación entre el ángulode incidencia del haz del radar y la incli-nación de los cuerpos. Cuando el ángulode aspecto es adecuado, estos rasgos sonpuestos en evidencia por cambios en la

intensidad de la señal de radar y por lassombras asociadas y se manifiestan bajola forma de líneas claras y delgadas, aúncuando las dimensiones de los objetos es-tén por debajo del límite de resolución dela imagen. El mismo efecto de doble re-bote se ha observado en afloramientos deforma circular o subcircular, intensamen-te silicificados, vinculados a los conductosde emisión de fluidos hidrotermales.

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

La geometría de observación de los siste-mas de radar, si bien provoca distorsionesgeométricas en las imágenes, relacionadascon el ángulo de incidencia del haz de ra-dar y la topografía del terreno, aporta unagran cantidad de información espacialque se puede asociar a la morfología delterreno y la rugosidad de las superficies.La selección de las imágenes más adecua-das para el análisis geológico y la carto-grafía estructural requiere, para un mejoraprovechamiento de la información, deun adecuado análisis de la geometría delos sistemas de radar (dirección de visión,ángulo de inclinación, área de cobertura,resolución espacial, etc.) en relación conlas características geológicas y geomorfo-lógicas del territorio a estudiar y, en parti-cular, con el relieve de la zona. Por su par-te, la incorporación de modelos digitalesde elevación y la utilización de pares yproductos estereoscópicos enriquece elanálisis morfológico y estructural a distin-tas escalas de observación.Si bien la utilidad de las imágenes ópticasmultiespectrales para la discriminación li-tológica es indiscutible, las imágenes deradar por sus características geométricas,pueden brindar información adicional deutilidad para la cartografía geológica. Eneste trabajo se presentaron los resultadosde algunas experiencias que apuntan a es-tablecer relaciones entre las característi-cas de campo de los afloramientos (pará-metros de rugosidad, cobertura vegetal,grado de disección, etc.) y la respuestacorrespondiente en las imágenes del ra-dar, para distintas unidades litológicas.

Los análisis llevados adelante no han per-mitido establecer relaciones claras quevinculen la variación de los atributos to-nales-texturales de las imágenes con lasvariaciones litológicas observadas en elcampo. El tamaño de grano o de bloquey el grado de disección de los afloramien-tos, así como el tipo y densidad de la cu-bierta vegetal, condicionan visiblementela textura final de las imágenes del radar.La sensibilidad de las microondas a lamorfología y rugosidad de las superficiespermitió distinguir unidades que presen-tan un distinto grado de disección o quehan mostrado frente a la erosión una res-puesta diferente. Estas características, quepueden responder a factores tales como laedad, la estructura interna, etc., se ven re-flejadas en las imágenes de radar como va-riaciones tonales y texturales. Es difícil, sinembargo, establecer en que proporcióncada una de las variables consideradas in-fluyen en la respuesta de la imagen, aúnsin tener en cuenta las variaciones debidasal contenido de humedad retenida en lossuelos o en la cubierta vegetal. Según estosresultados, es posible un mapa de unida-des texturales a partir de las imágenes deradar, siendo necesaria otra fuente de in-formación (imágenes ópticas, controles decampo) para poder dar un significado lito-lógico a las unidades texturales reconoci-das. En tal sentido puede ser muy prove-chosa la utilización conjunta de imágenesópticas multiespectrales e imágenes de ra-dar, a través de distintas técnicas de fusiónde datos (ej. análisis por componentesprincipales, transformaciones en el espa-cio de color, etc.), con la finalidad de inte-grar la información composicional quepueden aportar las imágenes ópticas, conla información espacial brindada por lasimágenes de radar.A escala más regional, las unidades geo-lógicas presentan patrones espaciales másmarcados, que se relacionan con su es-tructura y morfología. El reconocimientode lineamientos y rasgos estructurales engeneral, a través de la presencia de indica-dores indirectos vinculados a la morfolo-gía de las superficies, se ha visto favoreci-do por la geometría de observación de


los sistemas de radar, dado que la visiónlateral permite realzar los cambios dependiente y rasgos morfológicos asocia-dos a la presencia de fallas y fracturas.Estas características se manifiestan en lasimágenes de radar mediante la linealidado alternancia de tonos y texturas o comolímites entre zonas de textura o tono di-ferente. Las pendientes continuas, quepueden, en algunos casos, indicarnos lapresencia de una zona de falla o de unafractura importante en proximidad, seven en las imágenes como una línea ofranja de un mismo tono. Estos rasgosson realzados cuando se orientan en for-ma perpendicular a la dirección de ilumi-nación del radar. No obstante, se debe te-ner en cuanta la pérdida de informaciónque se produce a causa del fenómeno deacortamiento (foreshortening) en las pen-dientes que miran al radar. Asimismo, lageometría de observación de las imáge-nes de radar, con un ángulo de visiónadecuado, puede facilitar la detección derasgos estructurales de reducidas dimen-siones que no siempre pueden ser obser-vados en las imágenes ópticas.Hay que destacar también que, para reali-zar una cartografía estructural completade un área, es necesario contar con imá-genes tomadas en las dos direcciones deiluminación posibles (órbita ascendente ydescendente) y elegir bien el ángulo de vi-sión del radar, para lo cual hay que cono-cer bien las características espaciales delterritorio a estudiar: En el área estudiada,los ángulos de incidencia más bajos hanmostrado un potencial mayor para la de-tección de rasgos estructurales. Por otraparte, se ha demostrado que, la aplicaciónde filtros de detección de líneas y de bor-des en el dominio espacial, así como laaplicación de filtros en el dominio de lasfrecuencias, constituyen una herramientaválida para realzar la visualización de lasestructuras geológicas en las imágenes deradar. La performance de estos trata-mientos numéricos depende del tipo dedato, las características de las superficiesy los algoritmos utilizados. En todo caso,la observación de la imagen original esimportante a fin de interpretar correcta-

mente las imágenes filtradas. La aplica-ción de filtros nos ayuda a distinguir lamorfología asociada a los rasgos estruc-turales, pero no necesariamente la trazade las estructuras mismas, salvo excep-ciones. La selección del tamaño de lasmáscaras, en el dominio del espectro deFourier, y del tamaño de las ventanas, enel caso de los filtros espaciales, tienen unagran incidencia en la detección de los ras-gos. Un adecuado análisis de las caracte-rísticas espaciales del área a estudiar (ej.rasgos morfológicos, complejidad de lospatrones, tipo de relieve, etc.), permiteoptimizar el uso de estos tratamientos. Elexamen de los espectros de Fourier es unbuen medio para realizar este análisis.En base a los resultados de esta investiga-ción, podemos decir que, las imágenes deradar (ERS/SAR y RADARSAT/SAR)pueden considerarse como una valiosafuente de información para el análisis ge-ológico-estructural de un área como laestudiada, pudiendo ser consideradascomo una fuente de información com-plementaria de la información multies-pectral. La utilización de estas imágenespuede ser abordada, ya sea mediante lainterpretación visual, como a través de laaplicación de distintas técnicas de proce-samiento digital, mostrando en amboscasos un fuerte potencial.

AGRADECIMIENTOS

Las imágenes SAR de ERS-1 y ERS-2 uti-lizadas en esta investigación forman partedel conjunto de datos proporcionados porla Agencia Espacial Europea (ESA) en elmarco del Proyecto Piloto “Estudio inte-grado del desierto costero patagónico”.Las imágenes SAR de RADARSAT-1 fue-ron provistas por Radarsat Internacional yel Centro Canadiense de Teledetección(CCRS) en el marco del Programa Univer-sitario del Programa GlobeSAR2“Aplicaciones de pares estereoscópicos deimágenes SAR de RADARSAT para el es-tudio geológico-estructural del Macizo delDeseado, Santa Cruz, Argentina”. Lasimágenes TM y ETM+ de LANDSAT-5 y7, utilizadas como apoyo para esta investi-

gación fueron provistas por la ComisiónNacional de Actividades Espaciales (CO-NAE). Las tareas de campo contaron conel apoyo de la empresa FOMICRUZ S. E.y de su personal profesional y técnico.

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Recibido: 20 de Noviembre, 2010Aceptado: 25 de Marzo, 2010


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