Presentación que sigue el tema de las nuevas tecnologías según el libro McGraw-Hill Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente de segundo de Bachillerato

1. LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LA INVESTIGACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE

2. Las nuevas tecnologías han supuesto una revolución en las Ciencias de la Tierra

4. 1

7. Jay Forrester Experto en dinámica de sistemas del MIT presentó en 1970 un modelo global al Club de Roma.

8. World 2 El modelo relaciona las siguientes variables:

9. World 2

10. WORLD 2

11. World 3 La filosofía del World 3 puede concretarse en las propuestas del agrónomo francés René Dumont (DUMONT, 1973). a) la asociación con la naturaleza, en lugar de su dominación; b) la imposibilidad de predecir el futuro, pero la conveniencia y necesidad de configurar el que queremos ; c) la preocupación por el ser más que por el tener, como propuesta que implica un profundo cambio en las aspiraciones.

12. Los límites del crecimiento Donella Meadows Dennis L- Meadow

14. Si se mantienen las tendencias actuales de crecimiento de la población mundial, industrialización, contaminación ambiental, producción de alimentos y agotamiento de los recursos, este planeta alcanzará los límites de su crecimiento en el curso de los próximos cien años. El resultado más probable sería un súbito e incontrolable descenso tanto de la población como de la capacidad industrial. (D.L. Meadows y otros, Los Límites del Crecimiento, 1972)

15. 2

16. Sistemas de teledetección

17. La teledetección es la técnica que permite la observación a distancia y la observación de imágenes de la superficie terrestre desde sensores instalados en aviones o en satélites artificiales Sputnik. El primer satélite artificial Uno de los últimos satélites de la NASA

18. Veamos dos ejemplos

19. Compuesto multitemporal elaborado a partir de una serie de imágenes diarias corespondientes al mes de agosto de 2001. Las imágenes diarias provienen del sensor MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer). El compuesto multitemporal es el resultado de la maximización de los valores digitales del canal de temperatura superficial terrestre diurna de cada día. Se utiliza para la detección de áreas quemadas y la realización de cartografía.

22. Desarrollados durante la guerra fría entre los E.U. y la Unión Soviética para usos militares, hoy en día disfrutamos de la oportunidad de aprovechar de imágenes tomadas por satélites artificiales para una gran variedad de aplicaciones Los satélites

24. Las òrbitas de los satélites

26. La órbita geosincrónica o geoestacionaria

29. Una imagen proviniente del METEOSAT

32. Satelites que configuran el sistema GPS

34. teledetección Componentes de un sistema de

35. Espectro electromagnético El espectro electromagnético es la organización de bandas de longitudes de onda o frecuencia desde las más cortas a las más largas. Para la teledetección solo algunas de esta bandas son utilizadas hoy en día para obtener información de la superficie de la tierra o de la atmósfera, entre las bandas más utilizadas están Visible Infrarrojo próximo Infrarrojo medio Infrarrojo lejano o térmico Microondas

36. Satélites con detectores del infrarrojo lejano o térmico IRT permiten imágenes como esta representación de la temperatura del agua oceánica

41. Resolución espacial

43. Meteosat renueva las imágenes cada 15 minutos

44. Hundimiento de la plataforma Larson en la Antártida

49. 1 2 3 4

51. El NOAA trabaja con 1024 niveles de gris

52. LANDSAT opera con 256 niveles de gris

55. Sensores de barrido multies- pectral

56. Sensores de radar. Un sistema de sensor de radar emite la radiación que acaba por registrarse, por lo que se clasifica como sensor activo . Los sensores pasivos , por otra parte, dependen de la recepción de la luz del sol reflejada o de emisiones térmicas de infrarrojos. Un ejemplo de estos sistemas pasivos serían los sensores multiespectrales mencionados en la sección anterior.

57. Veamos ahora algún ejemplo de los cientos de satélites que orbitan la Tierra

58. El QuickBird se lanzó desde la Base de las Fuerzas Aéreas de Vandenberg, California, el 18 de octubre de 2001. El QuickBird es el satélite comercial de mayor resolución que hay en funcionamiento

59. El QuickBird orbita el planeta a una altitud de 600 km. El sensor QuickBird (una cámara de alta resolución) recoge imágenes de la superficie de la Tierra durante las horas de sol. El sistema recoge datos pancromáticos de 61 centímetros y estereoscópicos multiespectrales de 2,5 metros. El QuickBird está diseñado para cubrir grandes áreas con gran eficacia y precisión.

60. Ésta es una imagen multiespectral en falso color (bandas 4, 3 y 2) del volcán Miyake-jima, recogida por el QuickBird el 14 de marzo de 2002; la combinación de bandas de falsos colores revela el fuerte contraste entre las zonas con y sin vegetación del volcán, provocadas por el constante fluir de la lava. La erupción ocurrida el 2000 seguía en curso en abril de 2002. Todos los habitantes llevan evacuados desde septiembre de 2000

61. El 1 de marzo de 2002, la Agencia Espacial Europea puso en órbita el ENVISAT , un satélite de observación terrestre de órbita polar que proporcionará mediciones de la atmósfera, los océanos, el suelo y el hielo en los próximos cinco años, como mínimo. Los datos del ENVISAT servirán de apoyo a las investigaciones científicas sobre la Tierra y permitirán la monitorización de los cambios ambientales y climáticos. Además, sus datos facilitarán el desarrollo de aplicaciones operacionales y comerciales ENVISAT

62. La principal misión del MERIS (Sensor óptico a bordo del ENVISAT),es la medición del color del mar en océanos y áreas costeras. Conociendo el color del mar se puede convertir en una medición de la concentración del pigmento de la clorofila, de la concentración de sedimentos en suspensión y de las cargas de aerosol sobre áreas marinas La primera observación del MERIS capturó una enorme masa de fitoplancton producida por un mecanismo de "afloramiento" junto a la costa de Mauritania.

63. Satélite landsat 7

64. Una imagen LANDSAT 7 ETM+ está compuesta por 8 bandas espectrales que pueden ser combinadas de distintas formas para obtener variadas composiciones de color u opciones de procesamiento

65. Algunas imágenes LANDSAT

69. La línea de frontera entre México y Guatemala, en la imagen del Landsat de 1988, muestra el impacto de los asentamientos rurales en el bosque tropical.

70. El sensor TM (Thematic Mapper) del satélite LANDSAT captura información de siete bandas espectrales, tres en la región del visible (azul, verde y rojo) y cuatro en la región infrarroja. Las imágenes obtenidas por este sensor son el resultado de atribuir un color convencional a la información de cada una de las bandas utilizadas en cada caso, normalmente tres.

74. Composición de imagen con los canales 3,2,1,

75. Composición de imagen con los canales 3,2,1,

76. Imagen compuesta con los canales 5,4,3

77. El ETNA (Canales 4,5,3) Combinación de las bandas 4, 5, 3 del Landsat Gracias al empleo de dos combinaciones de bandas distintas, podemos diferenciar los tipos de lava en los afloramientos de las laderas del volcán (combinación de las bandas 4,5,3) y la posición de los cráteres de la cima, visiblemente humeantes durante la adquisición de la imagen (combinación de las bandas 3,2,1).

78. Etna (canales 3,2,1,) Combinación de las bandas 3,2,1 del Landsat Si observamos una combinación de las bandas 3,2,1 de las imágenes del Landsat 5 TM tomadas el 3 de junio de 1995, veremos claramente la proximidad de los municipios al volcán (grupos brillantes en las esquinas de la imagen). La ciudad de Zafferana Etnea (al suroeste del pico Etna), situada en el extremo del valle del Bove, el principal canal de lava durante las erupciones volcánicas, ha sufrido grandes daños en las numerosas erupciones recientes.

79. Los colores de una imagen multiespectral.

80. Para construir una imagen se toman las de tres bandas y se le asigna un color a cada una. Luego se superponen

81. Color natural Red banda 3 Green banda 2 Blue banda 1

83. Red canal 4 Green canal 3 Blue canal 2 Esta asignación de bandas se denomina falso color

86. Otras combinaciones en falso color

89. Imagen de Almería RGB 7,4,2 Aquí podemos observar con bastante detalle las diferentes zonas y algunos sitios de interés turístico de Almería. También pueden apreciarse con gran detalle las instalaciones del puerto así como también, a la derecha de la imagen podemos observar claramente las instalaciones del aeropuerto

90. Veamos ahora dos imágenes con distintos canales. En la primera vemos una zona con vegetación y deducimos que las zonas oscuras son bosques . En la segunda identificamos a los eucaliptus en aquellas zonas que varían desde un anaranjado intenso a un rojo casi purpura; la población de pinos se identifica en un rango que va casi desde el negro, pasando por el marrón hasta llegar a un verde oscuro (ésto en un primer vistazo). Esta variabilidad cromática está directamete asociada no sólo con la naturaleza de cada especie en particular, sino con su edad y tipo de manejo. En un análisis más profundo es posible clasificar y desglosar las diferentes situaciones que puede presentar una determinada población forestal. RGB 321 RGB 453

91. Sistema de Información Geográfica

93. Componentes de un SIG

94. Los SIG están destinados a almacenar representar gráficamente, manipular y gestionar una información sobre el territorio. Dicha información se guarda en formato digital y se puede transformar en visual mediante un ordenador.

95. Por ejemplo, un lago que tiene su correspondiente forma geométrica plasmada en un plano, tiene también otros datos asociados como niveles de contaminación, usos, accesos, profundidad, flora y fauna, riesgo de inundación, otros riesgos asociados, etc. Todos estos aspectos deben reflejarse en un SIG.

96. Pongamos otro ejemplo : supongamos que tenemos un suelo definido en los planos de clasificación de un planeamiento urbanístico como "urbanizable". Este suelo urbanizable tiene una serie de atributos, tales como su uso, su sistema de gestión, su edificabilidad, etc. Pero es que además, el urbanizable tiene una delimitación espacial concreta correspondiente con su propia geometría definida en el plano. Por tanto, el SIG tiene que trabajar a la vez con ambas partes de información: su forma perfectamente definida en plano y sus atributos temáticos asociados. Es decir, tiene que trabajar con cartografía y con bases de datos a la vez, uniendo ambas partes y constituyendo con todo ello una sola base de datos geográfica .

97. Los SIG son muy utilizados para los estudios del medio ambiente, prevención de riesgos, ordenación del territorio, gestión de recursos y detección de impactos ambientales

98. Son muy numerosos y específicos para cada tipo de riesgo o para cada zona geográfica. Sirven para elaborar mapas de riesgos y para desarrollar planes de emergencia SIG de riesgos

100. A continuación podemos ver los elementos que componen un SIG utilizando como ejemplo el elaborado por la Comunidad autónoma de La Rioja

102. Otro ejemplo: en este caso se muestran aspectos trabajados dentro de un SIG de la Zona de Especial Protección para las Aves nº 56 denominada Encinares de los ríos Alberche y Cofio que se encuentra al SW de la Comunidad de Madrid

103. Cartografía de la capacidad general de uso

104. El mapa representa la fauna de la Zona de Especial Protección para las Aves nº 56 denominada Encinares de los ríos Alberche y Cofio. Destaca la presencia de de especies tan singulares y amenazadas como el Águila imperial ibérica, el Buitre negro, el Buitre leonado, el búho y la Cigüeña negra. El mapa muestra la distribución de los biotopos homogéneos, sus niveles de protección y los lugares de avistamiento, de campeo, las zonas de amortiguación y de nidificación. Cartografía de Ordenación de Recursos Naturales: Niveles de protección de la fauna

107. El mapa representa la zonificación ambiental propuesta para la zona que rodea a los embalses de San Juan y de Picadas. Se ha considerado que no todas las zonas de este espacio natural protegido tienen el mismo valor ecológico. En función de los niveles de protección de la fauna asignados al territorio, de la vegetación existente y de la calificación y clasificación del suelo (planeamiento urbanístico) se han establecido 5 zonas ambientales Cartografía de zonificación ambiental

108. Los software SIG pueden ser raster o vectoriales.

109. Al hacer zoom la imágen se pixeliza. Al hacer ZOOM no se pierde detalle raster vectorial

110. El modelo de SIG raster se centra en las propiedades del espacio más que en la precisión de la localización. Compartimenta el espacio en celdas regulares donde cada una de ellas representa un único valor. Cuanto mayores sean las dimensiones de las celdas (resolución) menor es la precisión o detalle en la representación del espacio geográfico

111. Representación de datos raster Los datos raster son una abstración de la realidad, representan ésta como una rejilla de celdas o píxeles, en la que la posición de cada elemento es implícita según el orden que ocupa en dicha rejilla. En el modelo raster el espacio no es continuo sino que se divide en unidades discretas. Esto le hace especialmente indicado para ciertas operaciones espaciales como por ejemplo las superposiciones de mapas o el cálculo de superficies .

113. Modelo Raster. Ventajas 1.Es una estructura de datos simple. 2.Las operaciones de superposición de mapas se implementan de forma más rápida y eficiente. 3.Cuando la variación espacial de los datos es muy alta el formato raster es una forma más eficiente de representación. 4.El formato raster es requerido para un eficiente tratamiento y realce de las imágenes digitales. Desventajas 1. La estructura de datos raster es menos compacta. Las técnicas de compresión de datos pueden superar frecuentemente este problema. 2. Ciertas relaciones topológicas son más difíciles de representar. 3. La salida de gráficos resulta menos estética, ya que los límites entre zonas tienden a presentar la apariencia de bloques en comparación con las líneas suavizadas de los mapas dibujados a mano. Esto puede solucionarse utilizando un número muy elevado de celdas más pequeñas, pero entonces pueden resultar ficheros inaceptablemente grandes.

114. Los SIG raster son muy utilizados en estudios medioambientales donde la precisión espacial no es muy requerida (contaminación atmosférica, distribución de temperaturas, localización de especies pesqueras, análisis geológicos, etc.)

115. En el caso del modelo de SIG vectorial, el interés de las representaciones se centra en la precisión de localización de los elementos sobre el espacio. Para modelizar digitalmente las entidades del mundo real se utilizan tres objetos espaciales: el punto, la línea y el polígono. Los SIG vectoriales son más populares en el mercado.

116. En el modelo de datos vectorial (figura 4), los datos geográficos se representan en forma de coordenadas. Las unidades básicas de información geográfica en los datos vectoriales son puntos, líneas (arcos) y polígonos. Cada una de éstas se compone de uno o más pares de coordenadas, por ejemplo, una línea es una colección de puntos interconectados, y un polígono es un conjunto de líneas interconectadas

119. En resumen:

120. Datos tipo Datos tipo

121. ventajas e inconvenientes de los modelos de datos raster y vectorial raster vectorial precisión gráfica - + cartografía tradicional - + volumen de datos - + topología - + operaciones de cálculo + - actualización + - variación espacial continua + - integración + - variación espacial discontinua - +

122. FIN