Source: http://www.oas.org/dsd/publications/unit/oea65s/ch09.htm
Timestamp: 2020-05-27 02:31:14+00:00

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Capitulo 4. Percepción remota en la evaluación de peligros naturales
A. Una visión general de atributos importantes de la percepción remota
B. Percepción Remota Aérea
C. Percepción remota con satélites
D. Aplicación de tecnologías de percepción remota a evaluaciones de peligros naturales
Este capitulo proporciona al planificador una visión panorámica de las tecnologías de percepción remota y de sus aplicaciones generales en la evaluación de peligros naturales. Se resaltan las características de las técnicas de percepción remota tanto aéreas como de satélite, y el rol que (a percepción remota puede tener en detectar y mitigar varios peligros naturales.
Una de las mas importantes herramientas disponibles para el planificador regional es la percepción remota del medio ambiente. No solamente es de gran utilidad en el proceso de planificación en general, sino que es especialmente valiosa para detectar los fenómenos y producir mapas de diversos tipos de peligros naturales cuando, como es frecuente, no existen descripciones detalladas de sus efectos. Si se pudiera identificar la susceptibilidad a los peligros naturales en las fases iniciales de un estudio de planificación para el desarrollo integrado, se pueden introducir medidas para reducir los impactos sociales y económicos de desastres potenciales.
Todos los peligros naturales, hasta cierto punto, pueden ser estudiados utilizando sensores remotos ya que casi la totalidad de los fenómenos geológicos, hidrológicos y atmosféricos son eventos o procesos recurrentes que dejan evidencia de su anterior ocurrencia. Tal evidencia puede ser observada, analizada e integrada en el proceso de planificación.
La mayoría de los estudios de percepción remota sobre peligros naturales se han referido a la vulnerabilidad del área frente a un desastre, al monitoreo de eventos que puedan precipitar un desastre, y a la magnitud, extensión y duración de un desastre. Este capítulo da a conocer a los planificadores los tipos de percepción remota adecuados para identificar y evaluar determinados peligros naturales y referencias sobre dónde encontrar información pertinente.
Dado que la información existente sobre percepción remota puede ser inadecuada para una tarea o fase de planificación, este capítulo también proporciona lineamientos para la selección y adquisición de datos apropiados. Sólo son tratados aquellos sistemas de sensores considerados capaces de contribuir significativamente al proceso de planificación para el desarrollo, así como las aplicaciones específicas a la evaluación de cada uno de los diferentes peligros naturales. Se supone que los planificadores y otros lectores ya están familiarizados con la tecnología y el vocabulario básico de la percepción remota. Si se necesitaran mayores detalles de técnicas y/o de aplicaciones, una información prácticamente actualizada se encuentra en Sabins (1986), Lillesand y Kiefer (1987), y ASP (1983). En Richards (1982), se encuentra una excelente visión general de los sistemas de imágenes de satélite y de manejo de desastres.
Si bien se presentan tanto las técnicas de percepción remota aéreo como por satélite, se ha dado énfasis a estas últimas debido a que producen la visión sinóptica requerida por la amplia escala de estudios de planificación para el desarrollo integrado. Los datos provenientes de percepción remota aéreo son útiles en el manejo de peligros naturales para enfocar áreas prioritarias, verificando interpretaciones de datos a pequeña escala, y para proporcionar información sobre aquellas características demasiado pequeñas como para ser detectadas en las imágenes de satélite. Sin embargo, los estudios aéreos extensos frecuentemente exceden las restricciones presupuéstales de un estudio de planificación y bien puede ser que proporcionen más información de la que realmente se necesita, especialmente durante las primeras etapas del estudio.
6. Formatos de productos
La utilización efectiva de los datos provenientes de percepción remota depende de la habilidad del usuario para interpretar, correcta y consistentemente, las fotografías, imágenes, gráficos o estadísticas que se derivan de las fuentes de percepción remota. Si bien la mayoría de los planificadores ha tenido alguna introducción a la interpretación de fotos e imágenes como parte de su entrenamiento formal, el mejor uso de los datos requiere normalmente personal con experiencia en análisis morfológico (geólogos, geógrafos, físicos, ingenieros forestales, etc.) Una inversión relativamente modesta en los servicios de un intérprete experimentado puede evitar demoras innecesarias y usos inapropiados de los datos de percepción remota. Sea o no que el planificador lleve a cabo su propia interpretación, deberá tener conocimientos básicos de las técnicas de percepción remota y capacidad tanto para evaluar la validez de una interpretación como para utilizar la información derivada.
Los instrumentos que registran la radiación electromagnética emitida o reflejada por la tierra pueden ser instalados en aeronaves o satélites. Los primeros son llamados sensores remotos aéreos o aero-transportados y, los segundos, sensores remotos de satélite o del espacio. Estos instrumentos registran los datos usando dispositivos ópticos, electro-ópticos, óptico-mecánicos o electrónicos. En este capítulo, los despliegues análogos a fotografías. Resultantes dé procesos tales como el radar y el barrido electrónico térmico en infrarrojo y producidos en un medio que no es la película, son referidos, en términos generales, como "imágenes".
Los factores que determinan la utilidad de los datos de percepción remota en las evaluaciones de peligros naturales son escala, resolución y contraste tonal o de color. Otros factores incluyen área de cobertura, frecuencia, costo y disponibilidad de datos.
La escala a la que se puede ampliar una fotografía o una imagen, con o sin mejoramiento óptico o computarizado, determina en qué fase del estudio de planificación para el desarrollo debe de ser utilizada esta información. Las presentaciones a escala de 1:500.000 o menores, son útiles durante la Misión Preliminar y ciertamente durante la Fase I, Diagnóstico del Desarrollo, cuando no se necesita mayor detalle. Las imágenes a escalas de 1:250.000 o mayores se requieren durante la etapa de formulación del proyecto y en las actividades de estudios de factibilidad de la Fase II, donde si es importante el detalle y donde deben ser definidos ciertos aspectos menos obvios de los peligros naturales. Frecuentemente es posible detectar fenómenos de peligros naturales en una fotografía o imagen a pequeña escala, pero es imposible anotar la información sin su ampliación a escalas mayores. En consecuencia, es necesario utilizar imágenes a escalas compatibles con el nivel de detalle requerido para cada etapa particular del estudio, así como con la extensión del área del estudio mismo. Además, cuanto mayor sea el área de los cambios asociados a un evento natural, tanto más útiles serán las imágenes de satélite.
La escala misma no tiene sentido si no se dispone de una adecuada resolución espaciales decir, de la capacidad de distinguir objetos que están muy cerca unos a otros en una imagen o fotografía. La resolución de la imagen es determinada por el tamaño y número de elementos básicos de la figura o de la imagen, o sea, los pixels que conforman la imagen. Cuanto más pequeño es el tamaño del pixel, mayor será la resolución. En la fotografía, la resolución está limitada principalmente por el tamaño del grano de la película, pero los lentes y otras consideraciones técnicas también tienen un rol importante.
En ambos casos, imágenes y fotografías, la posibilidad de poder distinguir entre rasgos adyacentes, juega un rol muy importante en el proceso de identificación. La ampliación de fotografías o imágenes no puede mejorar la resolución sino sólo el espacio de trabajo para la interpretación.
La resolución espectral también necesita ser tomada en consideración al seleccionar el tipo de datos, ya que los diferentes sensores están diseñados para cubrir diferentes regiones espectrales. La resolución espectral se refiere al ancho de banda o a un rango de bandas que ofrece el sensor. La Figura 4-1 presenta las regiones espectrales más comúnmente usadas en percepción remota. Casi todos los desastres naturales conllevan cambios espectrales. Las inundaciones dan lugar a cambios espectrales significativos mientras que los terremotos producen una variación espectral pequeña debido al menor contraste espectral en relación con las áreas no afectadas.
El contraste entre rasgos, en una imagen o fotografía, es una función de la habilidad del sensor para captar el contenido tonal o espectral de la escena. Las diferentes bandas espectrales de los sistemas de percepción remota pueden exhibir contrastes fuertes o débiles según la región del espectro electromagnético cubierta y la superficie observada. Por ejemplo, una determinada banda puede mostrar poco contraste entre tipos de vegetación en un ambiente forestal y fuertes contrastes entre tipos de roca en una zona árida. Las áreas peligrosas tales como zonas de fallas sísmicas o las susceptibles a deslizamientos de tierra, pueden ser demasiado reducidas para algunos sensores, p.e., el Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR), pero pueden ser fácilmente visibles en imágenes producidas por otros sistemas de sensores, p.e. el Landsat Thematic Mapper (TM). Además, los terrenos con abundante vegetación y mucha nubosidad en los trópicos de América Latina y el Caribe son los más difíciles de interpretar geológicamente. Sin embargo, un intérprete experto puede detectar muchos peligros naturales en base al análisis fisiográfico de datos obtenidos por radares que pueden penetrar las nubes.
Figura 4-1: REGIONES ELECTROMAGNETICAS MAS COMUNMENTE UTILIZADAS EN LA PERCEPCIÓN REMOTA
Cuando una imagen no proporciona el detalle, la resolución o contraste requerido, se dispone de varias opciones. Dado que no siempre es posible identificar todas las características deseadas en base a la interpretación de un sólo sensor, es posible que se requiera un segundo sensor de tipo completamente diferente al primero, o de una combinación de sensores. Los datos digitales pueden ser mejorados y/o manipulados usando técnicas tales como ampliación del contraste, compuestos a falso color, análisis del componente principal, filtraje y clasificaciones supervisadas y no supervisadas.
Las ocurrencias temporales de eventos naturales también afectarán la utilidad de los datos de percepción remota. Ciertos sensores. como por ejemplo el Landsat, pueden detectar un fenómeno muy fácilmente, aunque la cobertura repetitiva sea hecha cada 16 días. Durante ese lapso podrían ocurrir una inundación y la normalización posterior de la situación. Por otro lado, la desertificación de una área puede ser un proceso largo y la utilidad de datos de percepción remota puede ser muy grande para monitorear los cambios. Los eventos que son estacionales, predecibles o altamente correlacionados con otros eventos, probablemente se beneficiarán más de las imágenes que aquellos otros que ocurren aleatoriamente, tales como los terremotos o tsunamis (ver Capítulo 8-12).
Para obtener el mayor provecho del uso de datos disponibles de percepción remota, los planificadores deben hacer uso de toda la información relevante existente del área de estudio (ver el Apéndice A). Los mapas son especialmente útiles para interpretar los datos de percepción remota. Entre los mapas, los topográficos son la principal ayuda para esclarecer muchas de las ambigüedades que se presentan en las imágenes de percepción remota para el reconocimiento del terreno. Los mapas geológicos concitan la atención hacia formaciones que conducen a ciertos tipos de peligros. Este conocimiento puede ayudar a la localización y búsqueda sistemática de estos peligros. Los mapas de suelos pueden servir para un propósito similar aunque en menor grado. Finalmente, los mapas de vegetación y de uso de tierras pueden proporcionar información sobre el contenido de humedad, formaciones geológicas subyacentes y tipo de suelos presentes.
En resumen, las imágenes de percepción remota deben ser consideradas como datos disponibles para asistir al planificador en la evaluación de información de recursos naturales y de peligros naturales, a todo lo largo del desarrollo de un estudio de planificación. El significado y el valor de los datos de percepción remota es realizado mediante interpretación experta, junto con la cartografía convencional y los datos obtenidos en superficie.
Los formatos de los productos consisten en diferentes maneras de presentar los datos de sensores remotos. Los datos fotográficos generalmente son usados en formato de película positiva o como impresión fotográfica. Los datos en película e impresiones fotográficas pueden ser analizados y convertidos a datos digitales para su registro en cinta compatible con la computadora (CCT). La principal ventaja de los datos digitales es que pueden ser cuantificados y manipulados usando técnicas de procesamiento de imágenes. Las imágenes de satélite u otras grabadas en CCT pueden ser presentadas en un formato de película positiva o fotografiada directamente de la pantalla del monitor.
4. Ventajas y limitaciones de fotografías. radar y barredores electrónicos térmicos IR
La percepción remota aérea, es el proceso de obtener información tal como fotografías e imágenes, con sensores a bordo de aeronaves. Los sistemas aéreos disponibles incluyen cámaras aéreas, barredores electrónicos multiespectrales, barredores electrónicos térmicos infrarrojos (TIR), radiómetros pasivos para producir imágenes con microondas y radares aéreos de vista lateral (SLAR). Los sistemas que ofrecen los datos más prácticos y útiles en el contexto de la planificación para el desarrollo integrado y evaluación de peligros naturales son las cámaras aéreas, los barredores electrónicos multiespectrales, los barredero electrónicos térmicos (TIR) y el SLAR. Esta sección describe las características de la fotografía e imágenes obtenidas con estos tres sistemas.
La disponibilidad de imágenes de percepción remota aérea varía según el tipo de datos requeridos. La fotografía aérea está disponible para muchas áreas de estudio en la mayor parte del mundo, aunque en algunas ocasiones deberá ser autorizada para uso no militar por el gobierno del país objeto del estudio. Las imágenes de radar suelen tener también carácter reservado.
La adquisición de datos infrarrojos (IR) y de radar es más complicada que la adquisición de fotografías aéreas, aunque para una área extensa, el radar puede resultar menos costoso. Debido a los sistemas especializados y al personal calificado que se necesita para producir imágenes IR y SLAR, tales datos suelen estar a disposición de un número limitado de organizaciones que son dueñas de los sistemas o los alquilan. El costo de movilizar aeronaves, equipos y tripulación es elevado, pero el costo de la cobertura de datos por kilómetro en línea o por unidad de área, puede resultar razonable si el área de sobrevuelo es grande.
Además del tipo, disponibilidad y costo de los datos, el planificador debe considerar las condiciones bajo las cuales se está produciendo la adquisición de datos apropiados. Cada tipo de sensor tiene una hora óptima del día, de la estación del año o una tabla de condiciones apropiadas para obtener los mejores resultados. De igual manera, para establecer la situación actual de un peligro tal como la actividad de un volcán, la interpretación de imágenes térmicas IR debe ser hecha muy poco tiempo después de su toma y las anomalías deben ser verificadas de inmediato para determinar la magnitud de las temperaturas que se correlacionan con ellas. Los datos obtenidos corrientemente, en vuelos con igual instrumental y en las mismas condiciones de clima y terreno, pueden ser usados para comparar variaciones temporales del peligro. De esta manera, se pueden determinar los cambios en los patrones térmicos.
La información de imágenes térmicas IR es la más transitoria de todos los datos de sensores. Hay una procesión de cambios en los contrastes térmicos entre los diferentes materiales de superficie, tanto del terreno como de vegetación. Estos ocurren en ciclos diarios y estacionales y son modificados considerablemente por el clima, los suelos, las condiciones del tiempo, el relieve, la dirección de pendientes y las prácticas de uso de tierras. No obstante estas variaciones encubridoras, los contrastes térmicos resultantes de la actividad volcánica y geotérmica pueden ser analizados por un intérprete experimentado en imágenes térmicas IR.
La principal utilidad de las imágenes SLAR está en la interpretación de los elementos relativamente estables de la estructura geológica básica y geomorfológica. En consecuencia, es útil para el estudio de muchos rasgos asociados con los desastres naturales. La obtención de datos de imágenes espaciales SLAR no es normalmente posible dentro del presupuesto para el estudio de planificación, pero una cobertura previa del área de estudio puede encontrarse disponible, si es que existe, y en lo posible debería ser buscada y utilizada.
Tanto las imágenes IR como las de SLAR pueden ser utilizadas en modo estereoscópico, pero solamente cuando las líneas de vuelos adyacentes se superponen. Dado que ocurren distorsiones debido a la turbulencia del aire o altitudes diferenciales durante el desarrollo con técnicas de barrido vertical de cada imagen a medida que la aeronave se adelanta, el modelo estereoscópico no es perfecto. No obstante las distorsiones, la dimensión estereoscópica es definitivamente una ventaja para identificar y definir los peligros naturales.
De todos los sensores, la fotografía aérea ofrece la interpretación más exacta de lo que ve el ojo humano, en términos de respuesta a la longitud de onda, resolución, perspectiva, visión estereoscópica y valores tonales y de color. El intérprete familiarizado con las fotografías puede interpretar fácilmente estas escenas, mientras que otros sensores, como los barredores térmicos IR y sistemas SLAR, producen imágenes cuya apariencia y base física es completamente extraña al ojo inexperto. Las fotografías aéreas son probablemente los datos de percepción remota con los cuales el planificador está más familiarizado. (Ver OEA, 1969.)
a. Escalas y longitudes de onda
Las escalas más útiles para fotografías aéreas van desde 1:5.000 hasta 1:120.000. La necesidad de información de tipo reconocimiento, sobre extensas áreas, limita el uso de las fotografías a escalas de 1:40.000 o menos.
La fotografía está limitada a longitudes de ondas ópticas compuestas de las porciones ultravioleta (UV), visible e infrarrojo cercano del espectro electromagnético (Figura 4-1). La primera y última de estas porciones son recuperables bajo condiciones especiales de películas y filtros. Las longitudes de onda cercanas a IR corresponden al segmento reflectivo de la mayor parte del infrarrojo, que también incluye longitudes de ondas emitidas o térmicas.
b. Tipos de película
Las fotografías aéreas pueden ser obtenidas con películas blanco y negro, las menos costosas, o a color convencional o color IR. El tipo de película que deberá usarse depende de su aplicabilidad al terreno particular que se está estudiando, y del costo de la película. La velocidad de la película también es factor importante, pues películas a color de baja velocidad no pueden ser utilizadas en terrenos demasiados oscuros tales como áreas con densa vegetación ubicua o rocas predominantemente oscuras.
Los dos tipos generales de películas en blanco y negro utilizados con mayor frecuencia, son las películas pancromáticas y las IR sensibles. Las películas pancromáticas, que son materiales negativos que presentan aproximadamente el mismo rango de sensibilidad a la luz que el ojo humano, son consideradas como la norma para la fotografía aérea. Es el medio más económico para la cartografía aérea y la foto-interpretación, pero puede no ser la alternativa lógica para una determinada área de estudio.
La película en blanco y negro IR sensible, a pesar de no ser de uso común, es una mejor opción para penetrar la neblina y/o una exhuberante vegetación, en áreas tropicales húmedas. Proporciona mucho mejor contraste para aguas superficiales, humedad y vegetación, que la película normal y, como resultado, puede ser una herramienta efectiva en la planificación regional y en las evaluaciones de peligros naturales en áreas tropicales húmedas. Existe, sin embargo, una disminución de detalle en áreas en sombra debido al filtrado de la luz dispersa más fría (extremo azul).
En áreas de alto relieve, es mejor fotografiar cerca del mediodía con película IR. En áreas de bajo relieve, se deben tomar las fotografías cuando el sol se encuentra cerca del horizonte (10°-30°), produciendo sombras sobre superficies de textura fina. La fotografía con ángulo solar bajo (LSAP) resaltan las características texturales de determinados tipos de roca, las discontinuidades y rasgos topográficos lineales asociados con fallas y fracturas. También se pueden definir tipos de vegetación natural y cultivada, en gran parte por la textura, lo cual proporciona información adicional respecto al terreno. Casi cualquier cámara aérea moderna puede obtener LSAP usando película pancromática o infrarrojo con filtro rojo.
La película a color se usa de varias formas para la evaluación de los peligros naturales: película negativa de la cual se producen fotos a color y transparencias positivas, incluyendo diapositivas a color. Hasta cierto punto, las películas negativas pueden ser copiadas en papel para resaltar ciertos colores y facilitar su manejo. Sin embargo, éstas no poseen la nitidez y el rango dinámico de color de las transparencias positivas, las cuales son significativamente mejores para propósitos de interpretación.
Existen dos tipos espectrales principales de película a color: la película a color natural o convencional, que cubre el espectro visible, y la película a color IR (desde el verde hasta el IR cercano). La primera se encuentra disponible como película en negativo (copias en papel) y transparencias positivas, y la segunda está disponible sólo como una transparencia positiva.
La respuesta de las películas a color IR es superior a la de las películas a color natural por varias razones. Primero, el filtro amarillo requerido para su uso apropiado elimina la luz azul que se dispersa preferencialmente por la atmósfera. Al eliminar gran parte de tal dispersión, mejora enormemente el contraste. Segundo, las diferencias de reflectancia entre los tipos de vegetación, suelos y rocas son comúnmente mayores en el componente fotográfico IR de esta película. Tercero, la absorción del infrarrojo por el agua y gran parte de las longitudes de onda roja, permiten una definición más clara de depósitos de agua y de áreas con contenido de humedad. Y cuarto, la disminución de luz dispersa en áreas en sombra realza detalles de relieve, mejorando así la interpretación de la geomorfología. En vista de estos atributos, se prefiere la película a color IR si es que se desea fotografía aérea a color en climas tropicales húmedos.
El radar difiere de la aerofotografía como sensor remoto aéreo. La fotografía es un sistema de percepción remota que utiliza la reflección natural del sol, en tanto que el radar es un sensor activo que produce su propia iluminación. El radar ilumina el terreno y luego recibe y ordena las señales reflejadas sobre una imagen que puede ser evaluada. Estas imágenes se parecen a las fotografías en blanco y negro. El mejor uso de las imágenes obtenidas con radares aéreos, en el proceso de planificación para el desarrollo y evaluaciones de peligros naturales es la identificación de características geológicas y geomorfológicas. Las imágenes de radar, así como la fotografía, presentan variaciones de tono, textura, forma y patrones que corresponden a diferencias en rasgos y estructuras en la superficie. De estos elementos, las variaciones de tono que se observan en las fotografías aéreas convencionales son las mismas que se ven con los ojos. Las variaciones de tono que presentan las imágenes de radar y que aparecen como propiedades no familiares, son el resultado de la interacción de la señal del radar con el terreno y la vegetación. Así como para poder hacer uso de fotografías aéreas no es esencial comprender del todo la teoría óptica y sus procesos propios, también es posible utilizar las imágenes de radar sin entender cabalmente lo concerniente a la radiación electromagnética.
Sin embargo, el intérprete experimentado debe saber algo sobre cómo se forma la imagen, para poder interpretarla correctamente y apreciar plenamente el potencial y las limitaciones del radar. Un intérprete capacitado sólo necesita familiarizarse con los parámetros que controlan el eco del radar, entender sus efectos sobre la señal de retorno, y reconocer los efectos de la configuración lateral del sensor sobre la geometría de la señal de retorno.
Muchas imágenes útiles de radar han sido obtenidas en longitudes de onda de las bandas X, K y Ka (ver Figura 4-2). Sin embargo, los contratistas comerciales ofrecen generalmente los sistemas de radar aéreo en la banda X. En este ancho de banda existen dos tipos básicos de sistemas: el radar de apertura real (RAR) y el radar de apertura sintética (SAR). Los radares de apertura real, o "fuerza bruta", utilizan una antena de la mayor longitud práctica posible para producir un haz de iluminación de ángulo muy delgado en la dirección azimutal (línea de vuelo). A mayor longitud de antena, más delgado será el haz azimutal. Una longitud típica es 4,5 mts., la cual se aproxima al tamaño máximo práctico para las aeronaves. Por esta razón, se desarrolló el SAR. El SAR es capaz de lograr una mayor resolución sin la necesidad de una antena físicamente grande, mediante un complicado procesamiento electrónico de la señal de radar.
La resolución resultante, unida a las pequeñas escalas a las que se pueden obtener imágenes, hace que el radar sea más útil que la observación fotográfica cuando se trata de cubrir grandes extensiones. Si bien el RAR es de diseño simple y no requiere grabación ni procesamiento sofisticado de datos, la resolución en la dirección de su alcance (range direction) es relativamente limitada si la comparamos con la del SAR de igual longitud de onda. El SAR mantiene su alta resolución a grandes distancias en la dirección de su alcance y también mantiene su resolución azimutal. La resolución con el SAR es cercana a los 10 mts en azimut y alcance.
Un barredor aéreo electro-óptico que utilice un detector semi-conductor sensible a la porción térmica IR del espectro, es la mejor manera de producir imágenes que definan el patrón térmico del terreno. Los métodos alternos usan una presentación tipo televisión, tienen resolución espacial inadecuada y, por lo tanto, no pueden ser usados de manera efectiva a las altitudes de vuelo de la aeronave. También carecen de adecuada resolución térmica.
LONGITUD DE ONDAS DE RADAR Y FRENCUENCIAS USADAS EN PERCEPCION REMOTA PARA SISTEMAS DE RADAR EN AERONAVES
Designación de Bandaa
Frecuencia (ciclos/segundo-1)
Ka (0,86cm)
0,8a 1,1
40,0 a 26,5
1,1 a 1,7
26,5 a 18,0
18.0 a 12,5
X (3.0cm, 3,2cm)
2,4 a 3.8
12,5 a 8,0
3,8 a 7,5
8.0 a 4,0
7,5 a 15,0
4.0 a 2,0
L (23,5cm, 25,0cm)
15,0 a 30,0
2,0 a 1,0
30,0 a 100.0
1,0 a 0,3
a Longitudes de onda comúnmente usadas en radares de imágenes se encuentran en paréntesis.
Fuente: Sabins, Floyd F., Jr. Remote Sensing: Principles and Interpretation (New York: W.J. Freeman, 1986).
En los barredores electrónicos la resolución espacial disminuye cuando aumenta la altura sobre el terreno. La mayoría de los sistemas comerciales térmicos en infrarrojo, ofrecen resoluciones espaciales de 2m a 2,5m por cada 1 .000m de altitud en el punto del nadir (el punto sobre la superficie verticalmente debajo de la cámara) del barrido. Un aumento de altitud de 2.000m produciría una resolución espacial de 4 a 5m.
Normalmente, la banda de 3,0mm a 3,5mm proporciona la mejor información sobre objetos "calientes" (respiraderos volcánicos activos, fuentes termales, etc.), mientras que la banda de 8,0mm a 14,0mm proporciona la mejor información sobre rasgos que se encuentran a temperaturas ambientales o menores (torrenteras bajo cubierta de copas de árboles, manantiales cálidos, etc.). Frecuentemente en los estudios que hacen uso de IR se utilizan ambas bandas para proporcionar imágenes simultáneas.
Las propiedades del sistema de barrido electrónico aéreo IR indican que su uso práctico está restringido a bajas altitudes (menos de 3.000m) y, consecuentemente a áreas relativamente más pequeñas que las del radar o la aerofotografía. En las evaluaciones de peligros naturales, su mejor uso sería hecho en áreas que se conocen, o se sospecha, sean áreas de volcanismo o donde las condiciones anormales de humedad indican situaciones de peligro. Esto último puede incluir, por ejemplo, la acumulación de aguas a lo largo de fallas activas, o en la parte posterior de deslizamientos, o condiciones de humedad asociadas con terrenos cársticos.
Los sistemas de barrido electrónico IR tienen desventajas, pero su capacidad única respecto a imágenes térmicas es insuperable. Además, pueden proporcionar información crítica de áreas relativamente pequeñas, una vez identificadas las áreas propensas a peligros.
a. Fotografías y radar
Tanto la fotografía aérea como el radar tienen ventajas y limitaciones. La fotografía no puede ser utilizada en cualquier momento y en cualquier condición climática, pero sí el radar. Este puede graficar miles de kilómetros cuadrados por hora con exactitud geométrica compatible con los patrones nacionales de cartografía. Cada área puede ser estudiada mucho más rápidamente por el radar que por la fotografía aérea, y el producto final proporciona una excelente visión sinóptica. Con el radar se puede medir la distancia con mayor precisión que con fotografías; se han producido mapas experimentales tan grandes como a escala 1:24.000. El proyecto RADAM del Brasil cubrió completamente el país a una escala de 1:250.000. Por otro lado la fotografía, a igual escala, muestra significativo mayor detalle y proporciona una excelente modalidad estereoscópica para propósitos de interpretación, en contraste con el modelo obtenido del radar, más limitado pero siempre útil. La fotografía aérea tiene la ventaja de ofrecer exposiciones instantáneas de una escena, superior resolución, facilidad de manejo y capacidad estereoscópica.
b. Barredores electrónicos térmicos IR
Los barredores aéreos electro-ópticos, en general, pueden cubrir el espectro electromagnético usando sensores semiconductores electrónicos, desde el UV hasta el rango IR térmico del espectro, pasando por el visible y el cercano IR. La utilidad del espectro UV en las investigaciones de peligros naturales y de recursos, tiene todavía que ser demostrada, particularmente cuando la imagen es degradada debido a la intensa dispersión de sus rayos. Los barredores electrónicos en el rango visible, son especialmente útiles cuando se combinan o manipulan dos o más bandas de onda.
Las imágenes producidas por un barredor electrónico presentan distorsiones inherentes en la escena final de la imagen reconstituida, debido a su técnica de registrar un barrido vertical sobre la cinta o película. La distorsión lateral de la línea de vuelo es corregida razonablemente en el sistema de barrido. A lo largo de la línea de vuelo, sin embargo, los rápidos cambios de altitud sobre el terreno producen muchas distorsiones durante la formación de una escena proveniente de muchas líneas de barrido. El movimiento persistente de la aeronave sobre tres ejes, con estabilización limitada, presenta el mismo problema. Estas distorsiones dan lugar a imágenes que son difíciles de interpretar y cuya ubicación también es difícil de identificar, especialmente en montañas o terrenos de bosques. No obstante estas deficiencias, el barrido electrónico desde una aeronave continúa siendo un método muy valioso para obtener imágenes térmicas en infrarrojo, con una razonable resolución espacial y térmica.
En resumen, la percepción remota aérea proporciona información de cámaras aéreas fotográficas, radar lateral y barredores electrónicos térmicos de imágenes que no tienen rival, en cuanto a resolución, en su respectiva cobertura dentro del espectro electromagnético. Estos sistemas producen imágenes que van desde el espectro visible conocido, hasta los espectros menos familiares del infrarrojo y del radar en microondas. Esta información puede ser usada junto a mapas convencionales de todo tipo para mejorar los datos disponibles al planificador.
Esta sección describe varios sistemas de percepción remota que pueden ser utilizados para la integración de evaluaciones de peligros naturales en los estudios de planificación para el desarrollo. Estos sistemas son: Landsat, el satélite SPOT (Systeme Probatoire l'Observation de la Terre), sistemas de radares de satélite, el radiómetro avanzado de muy alta resolución (AVHRR) en los satélites NOAA-10 y II, la cámara métrica, la cámara de formato grande (LFC) y el Sojuzkarta. La percepción remota desde satélites ha adquirido importancia creciente desde el exitoso lanzamiento del satélite Landsat 1 (antes ERTS-1) en 1972. A partir de esa fecha se han desarrollado y usado con marcado éxito muchos satélites con capacidad de percepción remota.
El barredor electrónico multiespectral Landsat (MSS), proporcionó las primeras imágenes prácticas desde el espacio en cuatro bandas del espectro. Las características de éste y de otros sensores Landsat se resumen en la Figura 4-3. El sensor vidicon, con haz de retorno (RBV) que acompañó al MSS en este y en los siguientes satélites de esta serie, nunca llamó la atención de los científicos y planificadores como lo hizo el MSS. La amplia cobertura aérea de los sensores Landsat y de los otros que le han seguido, conjuntamente con la capacidad de procesar digitalmente los datos de sensores, ha hecho que los datos derivados del satélite sean útiles para planificadores regionales y para otros interesados en evaluaciones de peligros naturales. Las vistas sinópticas de los terrenos propuestos para el desarrollo, pueden ser convertidas en imágenes en un instante. Las imágenes de satélite pueden proporcionar continuidad en las condiciones de visión de extensas áreas, que no son posibles en los mosaicos de fotografías aéreas.
Además del MSS, otros sensores transportados por satélite merecen ser tratados, porque son mecanismos potenciales para la evaluación de los peligros naturales. Cada sensor tiene sus ventajas y limitaciones en la cobertura de áreas de interés y en su capacidad de resolución para definir ciertos tipos de peligros. Algunos sensores son experimentales, proporcionan cobertura aérea limitada y carecen de continuidad temporal. Sin embargo, cuando se dispone de cobertura para un área de estudio, los datos de esos sensores deben ser utilizados en conjunto con datos existentes derivados del Landsat o SPOT. Los datos derivados pueden producir un efecto sinergético de poco costo, combinando datos de más de una parte del espectro, y bien vale la pena el gasto adicional relativamente pequeño que conlleva.
Idealmente, sería deseable utilizar un método de "múltiples etapas" en evaluaciones de recursos y peligros naturales. Esto implicaría el uso de fotografías aéreas y verificaciones en tierra, para lograr un conocimiento más detallado en lugares representativos o de demostración. Este conocimiento puede ser extrapolado sobre áreas más extensas utilizando datos derivados de Landsat u otros tipos de satélite. La Figura 4-3 presenta las características de las imágenes requeridas para la evaluación de varios peligros naturales - terremotos, erupciones volcánicas, deslizamientos de tierra, tsunamis, desertificación, inundaciones y huracanes, para propósitos de planificación y mitigación. Las características de las tecnologías aplicables de satélites son descritas a continuación.
Dado que la serie de satélites Landsat ha estado operando por un largo período de tiempo, se cuenta con una gran base de datos disponible, tanto en cobertura aérea como en cobertura repetitiva, para diferentes estaciones del año y durante períodos de desastres naturales. La cobertura con Landsat MSS existe desde 1972 hasta el presente en cuatro bandas espectrales, con una resolución de 80m. El "thematic mapper" (graficador temático - TM) fue introducido con el Landsat 4 en 1982 con siete bandas espectrales, seis de ellas con 30m de resolución y una en el rango térmico IR, con resolución de 120m. (Figura 4-3).
Los datos de estos sensores son transmitidos digitalmente a estaciones terrestres en diferentes partes del mundo donde son grabados en cinta magnética y pre-procesados para mejorar su fidelidad radiométrica, atmosférica y geométrica. Las estaciones receptoras en tierra, que cubren América Latina y el Caribe, se encuentran en California, Maryland, Brasil y Argentina. Los centros de distribución para las imágenes de sensores Landsat se presentan en el recuadro abajo.
Aunque ninguno de los satélites existentes y sus sensores han sido diseñados especialmente para observar los peligros naturales, la variedad de bandas espectrales en los rangos visible e IR cercano del Landsat MSS y TM y los sensores HVR del SPOT, proporcionan una cobertura espectral adecuada y permiten el realce computarizado de datos para este propósito. La cobertura repetitiva o multitemporal es justificada en base a la necesidad de estudiar varios fenómenos dinámicos cuyos cambios pueden ser identificados a través del tiempo. Estos incluyen eventos de peligros naturales, patrones cambiantes en el uso de tierras y los aspectos hidrológicos y geológicos del área de estudio.
El uso de imágenes Landsat MSS y TM en evaluaciones de recursos naturales y de peligros naturales se ve facilitada por el aspecto temporal de las imágenes disponibles. Los compuestos temporales de dos o más imágenes, de fechas diferentes, permiten reconocer características relacionadas a peligros que han sufrido cambios, tales como alteraciones en llanuras inundables o lechos de ríos, grandes deslizamientos de derrubio y, también en cierto grado, el reconocimiento temprano de desastres que evolucionan con el tiempo, como es el caso de la desertificación o la sequía. El capítulo 8 ofrece una detallada discusión del uso de sensores Landsat en evaluaciones del peligro de inundación. La manipulación y combinación específica de cintas con datos MSS o TM, con varias bandas de una misma escena, puede incrementar la utilidad de los datos.
El análisis tridimensional, o la estereoscopia, casi no pueden realizarse a partir de los datos MSS y TM. Con el MSS en los Landsats 1, 2 y 3, existe un ciclo de 18 días, siendo el traslape lateral de 14% en el ecuador, aumentando hacia los polos hasta el 34% en la latitud 40° y hasta el 70% en las latitudes polares. (Traslape lateral es el grado de superposición de cobertura de imágenes adyacentes). En los Landsats 4 y 5, su menor altitud y ciclo de 16 días con mayor espaciamiento, deviene en sólo un 7,6% de traslape lateral en el ecuador y un aumento insignificante hacia los polos, tanto para los datos MSS como TM. Desafortunadamente, las áreas a menores latitudes, que más nos interesan, tienen mínima cobertura estereoscópica.
CARACTERISTICAS DE SENSORES LANDSAT
BANDAS ESPECTRALES Y RANGO (micrómetros)
RESOLUCION (m)
REPETICION DE COBERTURA
0,505-0,750
79X59d
185x185d
cada 18 días
99x99a
0,580-0,680
0,090-0,830
4(verde)
0,5-0,6f
79x57g
185x185f
cada 18 díasg
5(rojo)
185x170g
cada 16 díash
6(cercano IR)
237x237I
7 (cercano IR)
8(térmico)
10,4-12,6b
28.5x28.5k
120x120l
10,40-12,50i
a RVB, Return Beam Vidiconn; MSS, Multispectral Scanner; TM, Thematic Mapper; IR, Infrared
b Pancromático y Landsat 3 únicamente
c Bandas 1, 2, 3 en Landsat 1 y 2 sólo
d Landsat 1 y 2
e Landsat 3
f También llamadas bandas 1 a 4 en Landsat 4 y 5
g Landsat 1 a 3
h Landsat 4 y 5
i Banda 8 en Landsat 3
j Térmico
k Bandas 1 a 5 y 7
l Banda 6 únicamente
Fuente: Adaptado de Budge, T. A Directory of Major Sensors and Their Parameters (Albuquerque, New Mexico: Technology Application Center, University of New Mexico, 1988).
Si el terreno es plano y tiene poco relieve, el escaso traslape lateral estereoscópico señalado no sería efectivo. En áreas de relieves pronunciados, cualquier cobertura estereoscópica sería bienvenida, especialmente si corresponde a una parte crítica del área del proyecto.
El haz de retorno vidicon (RBV) es un sistema de cámara de recuadros, que funciona como una cámara de televisión instantánea. No ha logrado la misma popularidad que el MSS, aún cuando proporciona información útil. Los Landsat 1 y 2 llevaron a bordo tres RBVs que registraron imágenes en verde, rojo e IR de las mismas escenas que las obtenidas con el MSS. Estas fueron capaces de producir imágenes a color IR con 80m de resolución, igual que el MSS, pero fueron decididamente inferiores debido a problemas técnicos. El Landsat 3 llevó a bordo un sistema RBV que obtuvo imágenes separadas, en blanco y negro, en cuadrantes de la escena MSS en la banda de 0,5mm a 0,75mm, una respuesta espectral del verde al rojo. La resolución en tierra fue de 40m, mucho mejor que el MSS existente y la anterior resolución del RBV, haciendo posible reconocer evidencias de peligros naturales de menor escala.
Sin embargo, la amplia respuesta del RBV no destacó ningún rasgo o característica en particular ni diferenció los tipos de vegetación o las rocas, tan bien como las bandas MSS. Su ventaja radica principalmente en proporcionar mayor resolución espacial, para cartografía a gran escala de rasgos detectables espectralmente. En este sentido, complementó los datos MSS de menor resolución que cubrían la misma área. En los Landsats 4 y 5 se prescindió completamente del sistema RBV, quedando solo los sensores MSS y TM.
FUENTES PARA IMAGENES LANDSAT
Establecido: Noviembre 1980
Recepción: MSS
Teléfono: 722-5108; Telex: 17511 LANBA AR
Establecido: Mayo 1974
Recepción y procesamiento: MSS y TM
Caixa Postal 01, Cachoeira Paulista. SP
CEP 12630. Sao Paulo. Brasil
Teléfono; (125) 611507; PBX: (125) 611377
Establecido: Julio 1972
Teléfono: (301) 552-0500 o 800-344-9933
Los MSS fueron incluidos para continuar la biblioteca temporal con datos de ese tipo de sensor y su resolución espacial de 80m. El TM, con su resolución de 30m, negó toda justificación para el inefectivo y poco usado sistema RBV. No obstante su ausencia en los Landsat 4 y 5, los datos RBV de ciertas áreas tropicales con densa vegetación, pueden ser la única fuente de datos con resolución adecuada para una comparación temporal con posteriores datos TM.
La porción térmica IR del TM fue originalmente colocada en la ventana espectral de 10,4mm a 12,5mm, donde la energía radiante de la tierra es tan baja que se necesita un detector grande. Esto tuvo como resultado una celda en tierra con resolución de 120m que generalizó los detalles térmicos, limitando su valor para detectar los finos y sutiles cambios geotérmicos asociados con la actividad volcánica. La resolución térmica es de 0,5°K (grados Kelvin) que es bastante pobre de acuerdo a las normas de los barredores electrónicos aéreos IR (0,1 °K o menor). Sus mejores aplicaciones posibles en materia de evaluación de peligros naturales, serían el delineo de llanuras activas de inundación y, también, el constituir un indicio muy aproximado de actividad volcánica regional. La banda térmica infrarrojo (banda 8) en el Landsat 3 (10,4mm a 12,5mm con resolución espacial de 240m) nunca funcionó correctamente y, por lo tanto, no es de importancia alguna para las aplicaciones que aquí se discuten. La banda azul-verde (0,45mm - 0,52mm) del sistema TM (banda 1) es única entre los sensores en satélites orientados al campo de los recursos naturales. La razón de que esta banda no haya formado parte del espectro buscado desde satélites, es la severa dispersión de la luz azul, que puede degradar el contraste de la imagen cuando existe una alta humedad o alto contenido de aerosoles en la atmósfera. Sin embargo, en el agua, la luz azul tiene la mejor capacidad de penetración de todo el espectro visible.
En aguas cristalinas, libres de sedimentos, puede definir fondos marinos hasta 30 o más metros de profundidad, dependiendo principalmente del ángulo de incidencia de la iluminación solar y la reflectancia del fondo. Esta propiedad es útil para determinar las condiciones de pendientes frente a la costa, relevantes al potencial de inundación de los tsunamis.
PERCEPCION REMOTA CON SATELITE: COSTOS APROXIMADOS PARA OBTENER DATOS BASICOS (CCTs, Junio de 1989)
Costo por km2
CARACTERISTICAS DE SENSORES SPOT
SENSOR SPOT: MULTIESPECTRAL Y ALTA RESOLUCION VISIBLE (HRV)
Una franja de terreno de 60 km con ángulo vertical de visión y hasta 80 km con ángulo de visión a ± 27° de la vertical
SENSOR SPOT: PANCROMATICO ALTA RESOLUCION VISIBLE (HRV-P)
Una franja de terreno de 60 km con ángulo vertical de visión y hasta 80 km con ángulo de visión a ± 27° de la vertical.
El satélite SPOT con sus sensores de alta resolución (HRV), es similar en muchos aspectos al satélite Landsat y sus sensores MSS y TM. El sensor multiespectral HRV (XS) tiene un rango de la longitud de onda verde hasta el IR cercano. La cobertura HRV-XS es en tres bandas espectrales en vez de las cuatro del MSS, pero con una resolución espacial mucho más alta (20m versus 80m), aunque sólo cubre la novena parte del área cubierta por una toma de Landsat. Además, el SPOT lleva un sensor pancromático (HRV-P) que cubre desde el verde hasta el rojo del espectro visible, en una sola franja de terreno con 10 mts. de resolución. Ambos sensores HRV cubren una franja de 60 Km a lo largo de la trayectoria orbital. Es posible obtener cobertura simultánea adyacente con ambos sensores, produciendo así una franja de 117 Km, de ancho, aunque esta capacidad no ha sido utilizada con frecuencia. La Figura 4-4 arriba, presenta las características de los sensores SPOT y de los formatos de sus imágenes, en forma resumida.
Los sensores SPOT tienen la capacidad única de poder ser dirigidos hasta 27° a izquierda o derecha de la trayectoria orbital. Esta característica permite vistas repetidas, fuera del nadir, de una misma franja de terreno, produciendo imágenes estereopares. La relación base - altura varía desde 0,75 en el ecuador hasta 0,50 en latitudes medias. Esto da lugar a fuerte exageración vertical. Esta tercera dimensión, si estuviera disponible para una determinada área de estudio, junto con la mayor resolución de la imagen, puede significar que los sensores SPOT sean superiores a los del Landsat, si no se requiere mayor resolución espectral. Las fuentes para datos SPOT se indican en el recuadro de arriba..
FUENTES DE IMAGENES SPOT
Comisión Nacional de Investigaciones
Espaciales (CNIE)
Vicente López 1638
Botafogo, Rio de Janeiro CEP 2290, Brasil
Ciudad de México, 8 D.F.
Calle 17 No. 355, Urb. El Palomar. San Isidro
Teléfono: (703) 620-2200
Edo. Miranda Apañado 40200
Existe considerable cobertura con radar sobre todo el mundo y, en el futuro, podemos esperar más datos derivados del radar desde el espacio.
La familia de radares espaciales se origina con el radar Seasat (USA), que fue un sistema de apertura sintética especialmente diseñado para estudiar la superficie de los océanos. En esta capacidad, tenía un gran ángulo de depresión (promedio 70°) para estudiar la superficie relativamente plana del océano. Por esta razón, la utilidad del Seasat se extendió a las áreas de relieves bajos en tierra. Durante su corta vida, en 1978, el Seasat logró obtener una gran cantidad de datos de Europa Occidental, Norteamérica, Centro América y el Caribe.
Después del Seasat vinieron los radares para imágenes, conocidos como SIR-A y SIR-B, a bordo del Transbordador Espacial. Los datos de estos radares fueron obtenidos durante los vuelos del transbordador en 1981 y en 1984. Sus características, junto con los datos del Seasat, se ven en la Figura 4-5. SIR-A y SIR-B proporcionaron una mayor cobertura a nivel mundial, incluyendo grandes porciones de América Latina, debido a que los datos de las imágenes fueron registrados a bordo del transbordador y no enviados por telemetría a un número limitado de estaciones receptoras que estuvieran al alcance de la nave espacial, como fue el caso del radar del Seasat, satélite no tripulado.
CARACTERISTICAS DE SISTEMAS SEASAT, Y DE LOS SISTEMAS SIR-A Y SIR-B
Cobertura repetitiva
irregular hemisferio norte
poca a ninguna
25x(17-58) m
Longitud de Onda (23,5cm)
Cobertura en latitud
72°N - 72°S
50°N - 35°S
58°N - 58°S
Ancho del barrido de la imagen
Fuente: Adaptado de Budge, T. Un Directorio de sensores principales y sus parámetros (Albuquerque, New Mexico: Technology Application Center, 1988).
FUENTES DE IMAGENES DE RADAR EN SATELITE
SIR-A y SIR-B
Telefono: (301) 286-6695
NOAA, National Environmental Satellite
Teléfono: (301) 763-8111
Las longitudes de onda larga de estos sistemas de radar permiten una penetración potencial del subsuelo entre 2m y 3m en arenas extremadamente secas (Schaber et al, 1986), lo que puede ocurrir en áreas hiperáridas de Améria del Sur. Esta propiedad puede tener alguna aplicación en la evaluación de peligros naturales que no salten a la vista, así como en estudios integrados de planificación del desarrollo. El problema parece ser que mientras se dispone de una cantidad significativa de cobertura de radar, aún queda mucho por obtener en áreas donde se necesita esa información. Se espera que la serie SIR de adquisición de datos de radar continúe en el futuro con el SIR-C. Otros sensores de radar que serán puestos en órbita próximamente son: el Radarsat de Canadá, un radar de banda-C (6.0cm) diseñado para proporcionar cobertura estereoscópica a nivel mundial, programado para los años 90; la Agencia Europea del Espacio espera lanzar un radar de apertura sintética de banda-C a bordo del Earth Resources Satellite (ERS) en 1990; y Japón lanzará un satélite para lograr imágenes de radar en la banda-L en 1991. Por lo tanto, es de esperarse que habrá un mayor número de imágenes de radar que proporcionarán herramientas adicionales para la evaluación de los peligros naturales.
El radiómetro "Advanced Very High Resolution Radiometer" (AVHRR) a bordo de los satélites NOAA-7 a 11, normalmente no sería considerado útil para evaluaciones de peligros naturales si sólo tomamos en cuenta su baja resolución (1,1 km en el nadir). Sin embargo, el gran ancho de franja, de 2.253 km, proporciona cobertura a diario (día y noche) de las partes habitadas de la tierra (ver Figura 4-6). El ciclo de repetición de vistas, próximas al nadir, es de 9 días, pero la misma área aún es visible desde diferentes ángulos dentro de la franja de terreno cubierta desde el espacio. Esto conduce a complicadas comparaciones radiométricas y geométricas entre las distintas fechas de obtención de datos.
Este radiómetro barredor tiene 5 bandas que incluyen la banda 1 (verde a rojo), banda 2 (rojo a IR reflejado), banda 3 (IR medio), banda 4 (IR térmico) y banda 5. Las bandas más útiles son las bandas térmicas IR 4 y 5, especialmente cuando se trata de terreno húmedo o hielo. Estas han sido exitosamente utilizadas para delinear áreas de inundación, haciendo uso de técnicas de análisis temporal, dentro de las 48 horas después de una inundación de magnitud considerable (Wiesnet y Deutsch, 1986). La resolución térmica de estas bandas es mejor que la banda térmica 6 del Landsat TM, pero se pierde mucho en lo referido a resolución espacial (1.1 km versus 120m, respectivamente).
La cámara métrica fue un experimento de la Misión STS-9/Spacelab 1, en 1983, para determinar si se podían compilar mapas topográficos y temáticos a escalas medias (1:50.000 a 1:250.000). a partir de imágenes tomadas con cámaras desde altitudes orbitales. Debido a que la fecha de lanzamiento fue a finales de Noviembre, las condiciones de iluminación fueron pobres en muchas de las áreas-objetivo propuestas. Como resultado, se tuvo que utilizar menores velocidades de obturador que las deseadas, produciendo ciertas manchas en las imágenes. Sin embargo, se obtuvieron imágenes de alta calidad con una buena resolución fotográfica en tierra, de unos 20 m, sobre películas de formato 23 cm x 23 cm, pancromática y a color IR. El análisis ha mostrado que estas imágenes pueden ser utilizadas para cartografía a escala de 1:100.000. En esta misión, a pesar de haber tropezado con muchos problemas, se cubrió un área de más de 11 millones de km2. Actualmente hay planes para modificar la cámara con el propósito de compensar el movimiento de avance de la imagen y volver a sobrevolarla. Se obtendría una resolución en tierra de unos 10 m, lo cual permitiría la cartografía a una escala tan grande como 1:50.000 (Schroeder, 1986, p. 81).
CARACTERISTICAS DEL AVHRR
Plataforma: Satelites NOAA (anteriormente Tiros)
NOAA-7,9,d,H,I.J
0,725-1,00
3,55-3,2
3,55-3,93
833-870 km
Gran Cobertura de Area (LAC): 1 km
Cobertura Global de Area (GAC): 4km
Franja de terreno de 2253 km
Repetición de cobertura:
Diario, a nivel global
FUENTES DE IMAGENES AVHRR
Satellite Data Service Division
Washington, D.C. 20233. U.S.A.
FUENTES DE LA FOTOGRAFIA CON CAMARA METRICA
Deutsche Forsehungs- und Versuchsanstalt für
Luft - und Raumfahrt e.V. (DFVLR)
Por cada cuadro fotográfico se obtuvo una cobertura en tierra de 190 km x 190 km utilizando un lente de 305 mm, desde una altura de 250 km, produciendo una imagen a escala de 1:820.000. Un traslape de 60 a 80 por ciento obtenido para fines de cartografía fotográfica, es de gran valor en la interpretación de peligros naturales. La alta resolución y cobertura estereoscópica hace de este sistema de sensor fotográfico una herramienta potencialmente utilizable cuando es ampliado suficientemente.
Se cuenta con cinco líneas de fotografía con cámara métrica, que cubren partes de América Latina, y se espera disponer de fotografías espaciales adicionales de alta calidad en áreas de interés, una vez que se reanude el programa del Transbordador Espacial.
La fotografía con cámara de formato grande (LFC) fue obtenida durante un vuelo del Transbordador Espacial en Octubre 1984. El término "formato grande" se refiere al uso de película de 23 cm por 46 cm, orientada con su mayor dimensión en dirección de la línea de vuelo. Se obtuvieron 1520 fotografías en blanco y negro, con LFC, 320 a color normal y 320 a color IR, cubriendo diferentes áreas de América Latina y el Caribe. El rango de escalas de estas fotografías varia de 1:213.000 a 1:783.000, según la altura del transbordador, la cual varió entre 239 km y 370 km. El ancho de la franja del terreno cubierta fluctuó entre 179 km y 277 km y cada cuadro fotográfico abarcó entre 300 km y 558 km, en la línea de vuelo. El traslape en la dirección del vuelo fue hasta del 80 por ciento, permitiendo exageraciones verticales de 2,0,4,0, 6,0 y
7,8 veces en los modelos estereoscópicos. La mayoría de las fotografías fueron tomadas con un 60 por ciento de traslape, lo cual proporcionó una exageración vertical de 4 veces y un excelente modelo estereoscópico. La resolución espacial fue aproximadamente 3 m para película en blanco y negro y 10 m para la de color IR.
La disponibilidad de esta excelente estereofotografía, que puede ser ampliada 10 o más veces con poca pérdida de calidad de imagen, está limitada a determinadas áreas cubiertas por la proyección del Transbordador Espacial en tierra. Una parte de esta cobertura sufre presencia de nubes o densa neblina pero, a pesar de las limitaciones de cobertura y ocasionalmente de la pobre calidad, la fotografía existente debe ser examinada para su posible utilización en evaluaciones regionales de los peligros naturales y estudios de planificación.
Dado el rango de herramientas disponibles para percepción remota aérea y de satélite, sus aplicaciones varían de acuerdo a las ventajas y limitaciones de cada una de ellas. El planificador puede considerar a cada herramienta como una fuente potencial de información para mejorar evaluaciones de recursos naturales y de peligros naturales. La siguiente sección cubre algunas de las aplicaciones de las fotografías e imágenes en las evaluaciones de peligros naturales.
La información del satélite Sojuzkarta consiste de fotografías tomadas con las cámaras KFA-1000 y KM-4. No se cuenta con cintas compatibles con computadora (CCTs), para el procesamiento de imágenes digitales, aunque es posible convertir los datos a formato digital haciendo uso de un barredor electrónico. Las fotografías obtenidas con la cámara KFA-1000 tienen una resolución de 5m en el modo pancromático y 10m de resolución en el modo a color; las escalas varían entre 1:220.000 y 1:280.000. La fotografía con KM-4 tiene una resolución de 6m y se encuentra disponible a escalas de 1:650.000 y 1:1.500.000. Las aplicaciones de este sensor a estudios de peligros naturales probablemente serán útiles para el monitoreo de la desertificación, de peligros de inundación y llanuras de inundación, y para estudios de deslizamientos de tierra.
FUENTES DE FOTOGRAFIA LFC
Chicago Aerial Survey, Inc,
St. Petersburg, Florida 33710. U.S.A.
Sioux Falls, South Dakota 57198. U.S.A.
Para la evaluación de peligros naturales, en el contexto de estudios de planificación para el desarrollo integrado, no es necesario disponer de imágenes de percepción remota en tiempo real o casi real. Lo que se requiere es habilidad para definir áreas potenciales de exposición a peligros naturales, identificando su ocurrencia en el pasado y las condiciones bajo las cuales podrían volver a ocurrir y, también, habilidad para identificar los mecanismos de prevención o mitigación los efectos de estos peligros. Esta sección considera la posibilidad práctica de detectar el potencial de inundaciones, huracanes, terremotos, erupciones volcánicas y peligros asociados, y deslizamientos de tierra, con la tecnología de percepción. Resultará evidente que algunos de estos peligros están interrelacionados, p.e., inundaciones y huracanes; terremotos, volcanes y deslizamientos de tierra.
La posibilidad de poder identificar estos peligros naturales o su potencial de ocurrencia depende de la resolución de la imagen, la escala de adquisición de los datos del sensor, la escala de trabajo, tomas sin nubosidad o neblina densa y del adecuado contraste de textura, tono o color. La disponibilidad de estéreo-modelos de la escena en estudio puede mejorar la interpretación enormemente. La Figura 4-7 muestra los atributos de percepción remota con satélites, a ser considerados en la evaluación de peligros naturales.
Luego de identificar un peligro, la formulación de medidas apropiadas de mitigación y planes de respuesta para el desarrollo, podrán requerir diferentes conjuntos de datos de sensores remotos. Estos datos adicionales de percepción remota, probablemente incluirán mayores detalles de la infraestructura, p.e., caminos e instalaciones. Es posible que esto tenga que ser derivado de fotografías aéreas.
Las inundaciones son el más común de los peligros naturales que puede afectar a personas, infraestructura y medio ambiente natural. Ocurren de muchas maneras y en diferentes ambientes. Las inundaciones de ríos, que son las más frecuentes, se originan por prolongadas e intensas precipitaciones, rápido derretimiento de nieve en las cabeceras de vertientes, o por el ciclo regular de deshielo durante la primavera. Otras inundaciones son causadas por precipitaciones cortas pero extremamente fuertes sobre terrenos relativamente planos, por el reflujo de estuarios debido a mareas altas que coincidan con inundaciones marinas fruto de tormentas, por falla de presas, rebalse de presas por efecto de derrumbes en el reservorio y seiches y mareas originados en grandes lagos por acción del viento. Ocasionalmente, una erupción sobre un glacial, o en un pico volcánico cubierto de nieve, puede originar inundaciones o flujos de lodo a causa de los cuales el terreno es radicalmente modificado y cualquier desarrollo agrario es totalmente destruido, frecuentemente con cuantiosa pérdida de vidas. Ver el Capitulo 8 para una discusión más detallada sobre los peligros de inundación y, también, el Capítulo 11 para una discusión de inundaciones y flujos de lodo asociados a erupciones volcánicas.
Es imposible definir todo el potencial de inundación en un área determinada. Sin embargo, con los mejores datos pertinentes de percepción remota y un intérprete competente, se pueden encontrar o inferir evidencias de inundaciones potenciales. La evidencia más obvia del potencial de una importante inundación, además de los antecedentes históricos, es la identificación de una llanura inundable o de áreas inundables, generalmente reconocibles en imágenes de sensamiento remoto. La más valiosa aplicación de la percepción remota en las evaluaciones de peligros de inundación es, por lo tanto, la cartografía de áreas susceptibles a inundaciones.
La cobertura sinóptica con sensores de satélites, de una área de estudios de planificación es la alternativa práctica a la fotografía aérea por consideraciones de costo y tiempo. La aplicación de imágenes Landsat MSS para demarcar llanuras inundables y llanuras de inundación ya ha sido demostrada comparando imágenes anteriores a la inundación, con otras obtenidas en el punto más alto de la misma utilizando la banda 7 del Landsat MSS (IR cercano) con un visor color aditivo (Deutsch et al., 1973). Esta comparación temporal puede ser ahora realizada pixel por pixel por una computadora. El Landsat TM, con mayor resolución espacial que los MSS (30m versus 80m) y cobertura espectral adicional (7 bandas vs. 4 bandas), puede ser utilizado para cartografía mas detallada de llanuras de inundación y de áreas inundables, a escalas de 1:50.000 o mayores. Los datos TM han sido usados para discriminar las clasificaciones de cobertura del terreno (Kerber et al., 1985), para proporcionar información útil para el pronóstico de inundaciones y para modelos de daños ocasionados por inundación de zonas urbanas y agrícolas. (Gervin et al., 1985).
IMAGENES DE SATELITE APLICADAS A EVALUACIONES DE PELIGROS NATURALES
INFORMACION A SER OBTENIDA
Mapas de uso de tierras mapas geológicos
Mapas de áreas vulnerables a flujos de lava, caída de ceniza, caída de derrubios e incendios
Mapas de pendientes, estabilidad de pendientes, elevación geológica, tipos de suelo, áreas de embalse de agua, mapas para uso de tierras
Mapas barimétricos/ topográficos
Mapas para uso de tierras, contenido de humedad en el suelo, condición de la cosecha y de la vegetación natural
Mapas de demarcación de las llanuras de inundación, clasificación de use de tierras, datos históricos, cobertura del suelo y humedad del suelo
Mapas para uso de tierras
Visible e IR cercano
Visible, IR cercano e IR térmico
Visible, incluyendo el azul e IR cercanos
Visible, IR cercano y microondas
IR cercano, IR térmico y microondas
Visible a IR cercano
80m-1km
20m (para rasgos culturales), 30-80m (para uso de tierra); 1 km (para cobertura dé nieve y humedad del suelo)
20m (para rasgos culturales); 30-80m (para uso de tierra)
Area costera grande
Area regional grande
CAPACIDAD EN TODO CLIMA
VISION SINOPTICA
CAPACIDAD ESTEREO
FRECUENCIA DE OBSERVACION PARA USO EN EL ESTUDIO DE PLANIFICACION
Estacional (excepto semanal para cobertura de nieve y humedad del suelo)
Fuente: Adaptado de Richards, P.B. The Utility of Landsat-D and other Satellite Imaging Systems in Disaster Management (Washington, DC: Naval Research Laboratory, 1986).
Sin embargo, este enfoque para delinear llanuras de inundación tiene limitaciones. El área de inundación potencial así demarcada puede representar un grado no aceptable de inundación considerando el monto de las pérdidas. Por otro lado, pudieron no haber ocurrido inundaciones durante el período operativo del sensor. En este caso, se utilizan indicadores indirectos de susceptibilidad a inundaciones. Una discusión más detallada de la susceptibilidad a inundaciones y del uso de imágenes Landsat se encuentra en el Capítulo 8. La Figura 4-8 presenta un listado de datos Landsat y otros, presumiblemente similares, como indicadores de llanuras de inundación.
Existen grandes zonas de ecosistemas tropicales húmedos para las cuales no se dispone de imágenes Landsat u otras similares, debido a la excesiva nubosidad o fuerte neblina. En algunos casos la densa vegetación tropical esconde muchos rasgos geomórficos que son muy evidentes en climas más secos. En este caso, son deseables las imágenes de radar del espacio o las que anteriormente hubieran sido obtenidas mediante observaciones aéreas. Las imágenes de radar, que tienen una resolución comparable a las del Landsat TM y SPOT pueden penetrar satisfactoriamente las nubes e identificar muchos rasgos de llanuras inundables, tanto desde el espacio como desde altitudes suborbitales. La humedad del suelo afecta notablemente el eco del radar y, conjuntamente con las variaciones de textura resaltadas por el sensor, hacen del radar una herramienta potencialmente atractiva para la cartografía de inundaciones y llanuras de inundación.
A fin de mitigar el impacto de los huracanes, el planificador debe conocer la frecuencia e intensidad de las tormentas en el área de estudio, el grado en que pueden afectar a la población y las estructuras, y cuáles sub-áreas serían las más afectadas, tales como las áreas costeras bajas, de estuarios y ribereñas amenazadas por inundaciones terrestres y marinas. Ver el capítulo 12 para una discusión más detallada de huracanes y áreas costeras.
La trayectoria de anteriores huracanes en la región, puede ser obtenida de los datos de percepción remota con los sensores abordo de los satélites de la U.S. National Oceanographicand Atmospheric Administration (NOAA), diseñados y operados con fines meteorológicos. Estos datos ya han sido graficados por organizaciones meteorológicas en los Estados Unidos y en otros países donde los huracanes también son un peligro. Para graficar nuevos datos, el mejor sensor es el AVHRR por la cobertura de una franja de terreno de 2.700 km de ancho, dos veces al día y resolución apropiada. La banda roja es utilizable para definir nubes y vegetación en horas del día, mientras que la banda IR térmica (10,5mm a 11,5mm) es útil tanto de día como de noche para la observación de nubes.
- Fisiografía en tierras altas
- Características de la cuenca fluvial, tales como forma, drenaje y densidad
- Grado de abandono de diques naturales
- Ocurrencia de dunas de arenas estabilizadas, sobre terrazas de río
- Configuración del canal y características geomórficas fluviales
- Areas detrás de pantanos
- Humedad en el suelo (también es indicador a corto plazo de la susceptibilidad a inundaciones)
- Variación de características del suelo
- Variación de características de vegetación
- Fronteras para uso de tierras
- Medidas de atenuación de inundaciones para el desarrollo agrícola en llanuras de inundación
Fuente: Adaptado de Rango, A. y Anderson, A.T. "Flood Hazard Studies in the Mississippi River Basin Using Remote Sensing" en Water Resources Bulletin, vol 10, 1974.
El AVHRR no es útil para planificar contingencias de huracanes en otros aspectos, porque tiene una resolución espacial limitada. Las necesidades de la planificación requieren mayor resolución que la que se puede obtener con otros sensores de satélites. Deben ser utilizadas, no importanto su resolución, todas las imágenes de las áreas inundadas por ríos, tormentas de huracanes u otras, obtenidas inmediatamente después del evento. Cualquier información que se obtenga oportunamente debe ser utilizada para demarcar las áreas problemáticas, dado que su definición es más exacta que la que se puede interpretar de datos de mayor resolución obtenidos durante períodos normales.
Se pueden predecir las áreas con potencial de inundación a lo largo de la costa y en el interior utilizando mapas topográficos a escalas tan grandes como 1:12.500. Cuando estos mapas no están a disposición, puede usarse técnicas de percepción remota. En regiones con estaciones húmedas y secas marcadas, es deseable obtener imágenes Landsat o comparables, durante la estación húmeda, bien en las bandas del IR cercano, bien usando un compuesto a color IR de imágenes Landsat MSS o TM, o las del SPOT HRV. Estas imágenes pueden ser usadas para identificar las áreas saturadas de humedad susceptibles a inundaciones, así como los terrenos más elevados y secos que son áreas potenciales de evacuación. Así mismo, la consideración de planes de desarrollo a la luz de este peligro natural potencial, puede proceder de igual manera que para las áreas expuestas a peligros de inundación. Para las evaluaciones de peligros de inundación, se podrían usar imágenes de radar del espacio o de aeronaves (si estuvieran disponibles) en vez de las imágenes Landsat MSS. Dado que en general las áreas costeras bajas y las zonas de estuarios no tienen mucho relieve, la estereoscopia normalmente no tendría un rol importante en esta situación. Sin embargo, la visión estereoscópica, aún sin un realce significativo de relieve, puede reforzar detalles de la escena, aunque a un costo considerablemente mayor.
El planificador del desarrollo también debe considerar una característica adicional de los huracanes: los fuertes vientos. Al identificar medidas para mitigar los efectos del viento, el planificador puede considerar tipo de cultivos, si existen planes para desarrollo agrícola, y/o el diseño y los materiales de construcción a ser empleados en los edificios.
La planificación del desarrollo en áreas propensas a movimientos sísmicos esta llena de problemas. Existen muchísimos asentamientos humanos en áreas de alta sismicidad. Como en el caso de otros peligros geológicos, la frecuencia de ocurrencia puede tener ciclos de décadas o siglos. Los terremotos son especialmente difíciles de predecir. Por lo tanto, el énfasis de la mitigación se pone en la planificación sobre uso de tierras (uso no intensivo en áreas peligrosas), en la resistencia e integridad de edificaciones, en los planes de respuesta a la emergencia, y en la incorporación de medidas de mitigación dentro de los esfuerzos de reconstrucción. El principal problema es la identificación de zonas propensas a daños por terremotos (ver capítulo 11 para una discusión detallada de los terremotos y su evaluación). Si bien en la mayoría de las zonas de alta sismicidad se dispone de alguna información sísmica, puede no ser suficiente para fines de planificación. Las técnicas de percepción remota y la interpretación de datos resultantes podrían proporcionar información adicional.
La actividad tectónica es la principal causa de los terremotos destructivos, seguida por los terremotos asociados a la actividad volcánica. En áreas que presenten un historial de terremotos debidos a la actividad sísmica, las fallas asociadas con dicha actividad pueden ser frecuentemente identificadas sobre imágenes de satélite. Por lo general, la fuente no es tan obvia en lugares donde ocurren terremotos vinculados con la actividad volcánica: puede deberse al movimiento de una falla cerca de la superficie o a profundidad dentro de la tierra, al colapso de una caldera o al movimiento de magma dentro del conducto volcánico.
Para identificar los peligros de terremotos es necesario tener el conocimiento que permite reconocerlos y luego escoger los sistemas de percepción remota que ayuden a demarcarlos de la mejor manera. Las imágenes del Landsat han sido usadas extensa y efectivamente para este propósito, dado que sus datos son menos costosos y más fácilmente accesibles que otros de percepción remota. Los mosaicos del radar aéreo han sido usados con éxito para la demarcación de zonas de fallamiento. En general, se pueden producir dos mosaicos por cada área: uno, con la porción de rango lejano del SLAR y el otro con la porción de rango cercano. El primero es de mayor utilidad para áreas de bajo relieve en las que se necesita resaltar rasgos en tanto que, el segundo, para áreas de alto relieve donde no se requiere el efecto de las sombras o donde este efecto puede ser más bien negativo para la imagen.
El radar es aplicable para demarcar la ubicación de depósitos no consolidados en zonas de fallas donde ocurre la mayor destrucción, y así identificar áreas donde un terremoto puede iniciar deslizamientos de tierra. Esto se logra mejor en modelos estereoscópicos, usando líneas de vuelo de radar contiguas y superpuestas. La fotografía aérea convencional, en blanco y negro o a color, también serviría para este propósito.
Una alternativa, adecuada pero de menor bondad que el uso del radar o de la fotografía aérea, es el uso de imágenes multiespectrales obtenidas con los sensores Landsat TM y/o SPOT HRV. Los compuestos a color IR o las imágenes sólo en IR cercano de estos sensores, a escalas de hasta 1:100.000, pueden ser utilizados para definir superficies de zonas de fallas activas, pero sus imágenes no son tan eficientes como las del radar. Se puede determinar la diferencia entre roca firme y material no consolidado y las áreas potenciales de deslizamientos de tierra pero, nuevamente, sólo si se dispone de cobertura estereoscópica. Los sensores SPOT pueden proporcionar esa capacidad.
Si bien las imágenes de radar son una fuente ideal de datos, la cobertura es extremadamente limitada y la contratación de radares aéreos es, por lo general, excesivamente cara. Los Landsat TM y MSS son la fuente de datos más práctica, simplemente debido a su disponibilidad, y ambos tienen resolución suficiente para los estudios de planificación regional.
Muchos peligros están asociados con las condiciones derivadas de la actividad volcánica. Los volcanes activos presentan peligros como la liberación inmediata de cenizas expulsadas, lava, flujos piroclásticos o gases calientes venenosos; terremotos volcánicos; y, el peligro de flujos de lodo e inundaciones que provienen del rápido deshielo producido alrededor de la chimenea del volcán durante la erupción. Algunos peligros secundarios pueden amenazar tanto durante la actividad volcánica como en época de inactividad. Estos incluyen deslizamientos de tierra debido a acumulaciones inestables de tefra, que pueden precipitarse por causa de lluvias prolongadas o por movimientos sísmicos. En el Capitulo 11 se ofrece una discusión más detallada de los peligros volcánicos y su evaluación.
Cada volcán tiene su propio comportamiento peculiar en el marco de sus características magmáticas y tectónicas. La predicción del comportamiento de un volcán es sumamente difícil, y la mejor evidencia respecto a la frecuencia y severidad de su actividad es el archivo histórico de sus erupciones. Actualmente, las erupciones inminentes son mejor detectadas mediante el monitoreo sísmico in situ. Algunas clasificaciones distinguen entre volcanes activos, inactivos, dormidos o extintos. Pero, considerando que algunas de las erupciones más catastróficas se deben a volcanes "extintos", muchos volcanólogos han abandonado tal clasificación, y aceptan la diferencia simple que existe entre actividad periódica a corto y a largo plazo.
Gawarecki et al., (1965, p.22) fueron los primeros en detectar el calor volcánico mediante la percepción remota de satélite, utilizando imágenes de IR térmico de un radiómetro IR de alta resolución (HRIR). La interpretación de los datos de percepción remota puede conducir al reconocimiento de eventos catastróficos pasados asociados con volcanes activos recientemente, en términos geológicos, como es el caso de los Andes y las Antillas Menores. Esa información, aunada a datos históricos disponibles, puede ser utilizada como base para evaluar los riesgos de un área con peligro potencial relacionado a los volcanes.
La variada naturaleza y tamaño de los peligros volcánicos requiere del uso de diferentes tipos de sensores, tanto de satélites como de aeronaves. Debe alentarse el uso de la fotografía para el análisis del área relativamente pequeña, circundante a los volcanes. La cobertura aérea estereoscópica, en blanco y negro pancromático, a escalas entre 1:25.000 y 1:60.000, es generalmente adecuada para reconocer y cartografiar evidencias geomórficas de actividad reciente y sus peligros asociados. La fotografía a color, y también a color IR, puede ser útil para determinar los posibles efectos de la actividad volcánica en la vegetación circundante, pero la menor velocidad de la película, menor resolución y su alto costo reducen en gran parte cualquier ventaja.
El barredor térmico aéreo IR es, probablemente, la herramienta más valiosa para examinar el estado geotérmico de un volcán. Es posible detectar tanto el calor interior y subyacente como su desplazamiento. Debido a que la resolución disminuye rápidamente conforme aumenta la altitud (unos 2m por cada 1.000m), las observaciones deben hacerse a altitudes bajas, por debajo de los 2.000 metros.
Un patrón en IR del calor geotérmico en la vecindad de un volcán, es una indicación de la actividad térmica que caracteriza a muchos volcanes inactivos. Una gran cantidad de volcanes considerados extintos tendrían que ser reclasificados si las observaciones aéreas con IR descubrieran emisiones anormalmente altas, en IR, sea de los cráteres en la cima o de los costados. Los cambios en los patrones térmicos para un volcán, sólo pueden ser obtenidos en base a observaciones aéreas de IR, realizadas en forma periódica y bajo condiciones similares durante la toma de datos. Los cambios de temperatura y emisión de gases, sin embargo, pueden ser monitoreados desde lugares adecuados en tierra, elegidos en base a las imágenes térmicas, lo cual hace innecesarios los sobrevueles periódicos. El monitoreo electrónico continuo de estas estaciones es posible por medio de la retransmisión de datos usando un satélite geoestacionario, otra fase de la percepción remota.
Las bandas térmicas IR actualmente disponibles en los sensores de satélite, no tienen resolución espacial y térmica adecuada como para que se les asigne valor significativo en la detección de los cambios dinámicos de la actividad geotérmica volcánica. Sin embargo, además de la percepción remota del calor geotérmico, otras técnicas son útiles en la preparación de mapas de zonificación de peligros volcánicos y en la mitigación de los mismos. Las técnicas de mitigación que requieren foto-interpretación y mapas topográficos, incluyen la predicción del recorrido de flujos potenciales de lodo o lava y la restricción del desarrollo en esas áreas.
Los deslizamientos de tierra, o movimientos masivos de rocas y material no consolidado, tal como suelos, lodo y derrubio volcánico, son mucho más comunes de lo que generalmente es percibido por la población. Muchas personas son concientes de los deslizamientos catastróficos, pero pocas saben que los pequeños deslizamientos son un problema constante para aquellos involucrados en actividades de diseño y construcción. Estos profesionales, frecuentemente, pueden agravar el problema de los deslizamientos de tierra por deficiente planificación, diseño o prácticas de construcción. A menudo, el ingeniero y el constructor también se ven forzados a situaciones difíciles de construcción o desarrollo como resultado de haber ignorado el peligro potencial de los deslizamientos de tierra. Esto se puede evitar si se reconoce el peligro desde un comienzo y se da la consulta efectiva entre planificadores y el equipo de construcción antes de la planificación detallada del desarrollo. Ver el Capitulo 10 para una discusión más detallada de los peligros de deslizamientos de tierra.
El movimiento masivo de roca firme y materiales no consolidados tiene como resultado diferentes tipos, magnitudes y velocidades de desplazamientos. El área con peligro potencial de deslizamientos normalmente presenta evidencias de ocurrencias previas, o existen datos históricos. Desafortunadamente, algunos tipos de deslizamiento, especialmente los más pequeños, no pueden ser definidos con imágenes de sensores remotos o con fotografías aéreas. Suele ocurrir que las huellas dejadas por los grandes deslizamientos son evidentes, y aunque los rasgos de los deslizamientos más pequeños puedan no ser individualmente distinguibles, la apariencia áspera general de una pendiente específica puede sugerir que ocurrieron movimientos masivos. Si se dispone de un buen mapa geológico a una escala razonable (1:50.000 o mayor), se podrían examinar los tipos de rocas y/o formaciones susceptibles a deslizamientos para encontrar evidencia de movimientos. Un ejemplo de esto sería encontrar pizarras en una zona de pendientes más pronunciadas que lo normal, lo cual implicaría una fuerte posibilidad de antecedentes de deslizamientos de tierra. El examen de vestigios de ríos frecuentemente muestra desplazamiento en sus cursos debido a deslizamientos. Si uno pudiera separar aquellos segmentos del río tectónicamente controlados, en muchos casos se tornarían evidentes los desplazamientos debidos a deslizamientos o derrumbes.
Los típicos rasgos que conllevan la ocurrencia de deslizamientos incluyen bloques caóticos de roca firme cuya única fuente parece estar pendiente arriba; los farallones o huellas cuyos extremos apuntan hacia abajo en pendientes que parecen normales; protuberancias anormales con vegetación perturbada en la base de la pendiente; grandes depósitos de rocas sedimentarias competentes, u otro tipo de roca estratificada, desplazadas hacia abajo sin evidencia alguna de asociación tectónica; y lenguas de flujos de lodo que se extienden a partir de la base de una huella obviamente erosionada, compuesta de material relativamente no consolidado. Un buen conocimiento de la geología estructural del área de estudio permite poner en perspectiva estas anomalías superficiales. Tal como se señala en el Capítulo 10, la susceptibilidad a deslizamientos de tierra es propia del área. Los deslizamientos pueden ocurrir en pendientes suaves así como fuertes, según las características del terreno.
La mayoría de los debates sobre deslizamientos no consideran el problema de dolinas u hoyadas (sinkholes), que son una forma de deslizamiento de colapso circular. Las áreas carsticas en las que esto ocurre son fáciles de identificar, aún en algunas imágenes de satélite (MSS, TM, SPOT, etc.), debido a su apariencia picada y a la evidencia de drenaje principalmente interno. A pesar de la obvia existencia de muchas dolinas, varias de éstas, de tamaño pequeño, son individualmente muy sutiles y no fácilmente reconocibles. Frecuentemente, estos son lugares de colapso y de posteriores daños a cualquier estructura que sobreyace cuando las aguas subterráneas son utilizadas para satisfacer necesidades de desarrollo, lo cual conduce a la profundización de la napa freática y propicia la inestabilidad del terreno.
La resolución espacial requerida para el reconocimiento de los principales rasgos de deslizamientos de tierra es de unos 10 metros (Richards, 1982). Sin embargo, tal reconocimiento depende en gran medida de la habilidad y experiencia del intérprete y es facilitada si se dispone de cobertura estereoscópica, cuya adquisición puede resultar costosa. El requerimiento de cobertura estereoscópica y de determinada resolución excluye el uso de la mayoría de las imágenes de sensores en satélites si bien los grandes deslizamientos en bloque pueden ser detectados en imágenes de Landsat MSS y TM.
Dado el requerimiento de resolución espacial, las imágenes del SPOT HRV-P (modo pancromatico), pueden ser útiles dada su resolución de 10 mts. Sin embargo, su amplia cobertura en banda ancha no conduce al contraste adecuado en escenas que incluyan a los trópicos con densa vegetación, que son lugares donde ocurren la mayor parte de los peligros potenciales. Este hecho está compensado ligeramente si se dispone de cobertura estereoscópica. Es importante comprender que esta capacidad se logra con una programación específica del satélite SPOT y que la cobertura estereoscópica no es normalmente obtenida durante la operación del sensor.
La detección de rasgos de deslizamientos se logra más fácilmente utilizando sensores en aeronaves. La fotografía aérea con su cobertura estereoscópica normal es el mejor sistema de sensores para definir grandes y pequeños deslizamientos. Pueden utilizarse escalas aerofotográficas tan pequeñas como 1:60.000. Las películas pancromáticas en blanco y negro o IR son adecuadas en la mayoría de los casos, pero las de color IR podrían ser mejor en ciertas situaciones. Las emulsiones IR - sensibles, como ya se ha mencionado, eliminan gran parte de la neblina que se encuentra en los trópicos húmedos. En los modelos estereoscópicos IR aéreos, las aguas al descubierto u otra humedad detrás de derrumbes recientes, son resaltadas como una anomalía, en blanco y negro o a color. La fotografía a color IR podría, en raras ocasiones, demostrar la presión sobre la vegetación a causa de recientes movimientos. Si las escalas son lo suficientemente grandes, también se podría detectar la deformación de los árboles por la progresiva inclinación de la pendiente del suelo.
Un detector más sensible de la humedad, asociada con deslizamientos es el barredor electrónico de IR térmico. Este sensor es especialmente útil para localizar áreas de infiltración que lubrican los deslizamientos. Esto es particularmente efectivo durante la noche, cuando existe la máxima diferencia de temperatura entre el terreno y el agua subterránea que emerge a la superficie. A pesar de su utilidad, muchos factores descartan el uso generalizado del barredor térmico IR. Estos factores incluyen la baja altitud requerida para obtener una resolución espacial razonable, el gran número de líneas de vuelo requerido para la extensa área involucrada, y las distorsiones geométricas inherentes al sistema. Si el terreno por interpretar presenta cierto relieve y carece de características especiales, estas distorsiones se convierten en un problema aún más serio para la interpretación de los datos, al hacer muy difícil la localización de las rasgos.
El SLAR, especialmente el radar de banda-X de apertura sintética, con su resolución nominal de 10m, puede ser marginalmente útil en modo estereoscópico debido a su habilidad para definir algunas texturas mayores relacionadas con los deslizamientos. En algunos ambientes propensos a nubosidad, los radares pueden ser el único sensor que proporcione información interpretable.
La desertificación ocurre cuando un ecosistema experimenta disminución o pérdida de productividad. Este proceso puede tener un componente natural y otro antrópico, que se pueden reforzar uno al otro, creando un efecto sinergético (ver Capítulo 9). El grado de riesgo de desertificación está directamente relacionado a ciertas condiciones naturales tales como clima, topografía, vegetación natural, suelos, e hidrología, así como a la intensidad y tipo de actividad antrópica en el área. La desertificación está entre los problemas más serios de la región. Esta tendencia exige tomar en creciente consideración los procesos de desertificación en los estudios de planificación para el desarrollo integrado. La percepción remota, espacial y aéreo, proporciona herramientas valiosas para evaluar áreas propensas a la desertificación. Las transparencias en película, fotografías, y datos digitales pueden ser usadas para el propósito de ubicar, evaluar y monitorear el deterioro de las condiciones naturales en una área determinada. La información sobre estas condiciones puede ser obtenida a partir de mediciones directas o inferida de indicadores (claves para el reconocimiento de un proceso de desertificación).
Para describir, evaluar y decidir sobre el tipo de acción a tomarse, los siguientes puntos deben ser considerados:
- Ubicación: incluye la identificación de áreas que están actualmente bajo proceso de desertificación y áreas que se supone están expuestas a las fuerzas que conducen al deterioro.
- Evaluación: Involucra la identificación y cuantificación de tipos de cobertura de vegetación, suelos, formas de terreno y patrones de cambio en el uso de tierras. La vulnerabilidad al cambio, velocidad de cambio, y dirección del cambio en patrones de desertificación, pueden ser estudiados en base a ésta evaluación.
- Monitoreo: Se logra con la detección y medición de cambios en las características del entorno durante un período de tiempo. Se hacen comparaciones entre condiciones presentes y condiciones previamente observadas, con el propósito de conocer la reducción en la productividad biológica.
El capítulo 9 presenta una técnica de evaluación inicial usando información comúnmente disponible en las etapas tempranas de la planificación para el desarrollo integrado. Un método más detallado, debe tomar en consideración cuatro conjuntos de datos para el estudio de desertificación de una área dada: datos que se obtienen al final de la estación húmeda, datos que se obtienen al final de la estación seca, y los datos para ambas estaciones que se hubieran obtenido cinco o diez años antes (López Ocaña, 1989). La selección de datos para un área dada estará directamente relacionada con el nivel de detalle deseado, el tamaño del área, el grado de precisión y exactitud requerido y tiempo disponible.
La fotografía aérea a gran escala, provee una buena cantidad de detalles para este tipo de estudio. Los vuelos de reconocimiento sistemáticos pueden ser usados para el monitoreo ambiental y la evaluación de recursos. Los sensores de radar y barredores infrarrojos pueden ser usados para monitorear la humedad del suelo y otros indicadores de la desertificación. Sin embargo, adquirir este tipo de datos es costosa y consume mucho tiempo.
El uso de imágenes de satélite es recomendado para las primeras etapas de un estudio detallado de desertificación, ya que ofrece una visión general de toda la región. El refuerzo con computadora, compuestos a falso color y las clasificaciones, pueden proporcionar información útil. Se pueden lograr refuerzos ópticos, pero éstos carecen de un control cuantitativo que sí se logra con modelos automatizados. Los datos estadísticos obtenidos de un análisis cuantitativo mediante el uso del sistema de información geográfica SIG, (ver Capítulo 5) pueden ser expresados como un histograma, un gráfico, una tabulación, o una nueva imagen.
Las imágenes AVHRR están comercialmente disponibles y han sido usadas para estudios de cambios de vegetación. Una resolución en superficie de 1 a 4 km representa limitación para hacer estudios de áreas continentales grandes. Otros estudios han hecho uso de los datos del Nimbus para demarcar patrones de humedad y linderos de la vegetación. Los datos del satélite GOES (Satélite Ambiental Operacional Geoestacionario) han sido usados eficientemente para localizar y medir plumas de polvo; también las imágenes del Seasat SAR han sido aplicadas en la demarcación de la morfología de grandes dunas.
Los datos de Landsat MSS y TM, y de SPOT han demostrado ser útiles y costo-efectivos para evaluaciones regionales. Las transparencias de Landsat, bandas 5 y 7, han sido utilizadas para monitorear cambios superficiales en áreas que están en proceso de desertificación, y para graficar los actuales cuerpos de agua y antiguos sistemas de drenaje. Las variaciones temporales tonales del Landsat MSS han sido correlacionadas con variaciones en el campo. El desplazamiento de líneas de dunas de arena se detectó usando el Landsat con un método multitemporal. Los cambios de albedo en terrenos áridos han sido calculados usando datos digitales Landsat: los fenómenos que tienden a disminuir la productividad (mayor erosión, pérdida de la densidad de vegetación, deposición de sedimentación eólica) también tienden a parecer más brillantes sobre la imagen. Por el contrario, los fenómenos que propician el aumento de productividad (mayor vegetación, humedad de suelo), tienden a oscurecer el color de la tierra. De esta manera las variaciones en brillo pueden ser detectadas en un área durante un período de tiempo. Estos datos también pueden ser calibrados con datos de superficie obtenidos de las áreas donde ha ocurrido el cambio.
La percepción remota aérea y espacial proporcionan elementos valiosos para estudios de desertificación aunque, como para cualquier otro estudio relacionado con peligros naturales, deben ser combinados con datos recogidos en superficie. El uso de métodos de percepción remota debe minimizar la necesidad de datos en superficie, ahorrando tiempo y resultando, así, relativamente poco costoso por unidad de dato. La combinación de datos de percepción remota obtenidos en superficie puede, por lo tanto, ser la base para la evaluación.
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