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Referencia: Martínez-Casasnovas, J.A., 2000 (en prensa). Cartografía de la actividad erosiva de paredes de barrancos a partir de imágenes de teledetección. Revista de Teledetección.
El presente trabajo muestra una metodología para la determinación del grado de actividad erosiva de paredes de barrancos, fenómenos erosivos muy frecuentes en el área Mediterránea. La metodología se basa en la identificación del tipo de cubierta vegetal y grado de recubrimiento de las paredes a partir de imágenes multiespectrales de resolución media (Landsat TM). El área de estudio se localiza en las comarcas de l'Alt Penedès y l'Anoia (Barcelona), donde el principal cultivo son los viñedos. En esta región se ha desarrollado una red de barrancos de grandes dimensiones. Los resultados, según la metodología aplicada, indican que la mayor parte de las paredes de los barrancos presentan un alto grado de estabilidad debido a que mayoritariamente están cubiertas por vegetación de tipo matorral - arbolado y bosque mixto. Sin embargo, los procesos erosivos detectados mediante observaciones de campo indican que la determinación del grado de actividad erosiva a partir de imágenes de resolución media produce resultados por defecto.
PALABRAS CLAVE: Erosión por barrancos, actividad erosiva, Landsat TM, clasificación no supervisada - supervisada
The present paper shows a methodology for the determination of the erosional activity degree of gully walls, that are frequent phenomena in the Mediterranean area. The methodology is based on the identification of the type and degree of vegetation cover from multi-spectral images of medium resolution (Landsat TM). The study area is located in l'Alt Penedès and l'Anoia (Barcelona). This area is mainly dedicated to the cropping of vineyards. In this region, an important network of gullies has been developed. The results show that the most part of the gully walls have a high degree of stability due to the presence of forested shrubland and forest. However, the erosion processes that were detected by means of field observations indicate that the degree of erosional activity from medium resolution images yields default results.
KEY WORDS: Gully erosion, erosional activity, Landsat TM, unsupervised supervised classification
INTRODUCCIÓN La erosión por barrancos es un proceso erosivo no tan investigado como la erosión laminar o por surcos. Sin embargo, afecta de manera importante a áreas de gran interés agrícola en todo el mundo y en particular en la cuenca Mediterránea (MartínezCasasnovas, 1998). La pérdida de suelos por este tipo de proceso erosivo está lejos de
almendros. concentradas en primavera y otoño.. a diferencia del gran número de trabajos realizados en las últimas décadas sobre la aplicación de técnicas de teledetección al inventario de usos del suelo / cubierta vegetal. 1994).ser despreciable. Cry et
. patrón.. como lutitas. con intensidades de >100 mm h-1 en cortos periodos de tiempo (Ramos y Porta.. 1980).. los trabajos dedicados al análisis o determinación de la erosión hídrica del suelo. etc. Sin embargo. etc. pudiendo suponer hasta el 80% del total de pérdidas debidas a los diversos procesos de erosión hídrica (Poesen et al. 1978). margas y areniscas (altamente erodibles).
En determinadas áreas. Este tipo de erosión hídrica está favorecido por factores como las características de las lluvias del área Mediterránea. 1996). son más bien escasos. o más específicamente a la erosión por barrancos. las características de los materiales litológicos. densidad o grado de actividad .. En su mayoría. estos trabajos han sido enfocados a utilizar la teledetección como una herramienta para obtener los datos sobre la cubierta vegetal necesarios en modelos de estimación de pérdidas de suelos tales como la Ecuación Universal de Pérdidas de Suelo (USLE) (Wischmeier y Smith. áreas afectadas por incendios forestales. u otros modelos hidrológicos de base física (Rodríguez et al. que solamente cubren el suelo de manera parcial y contribuyen a la generación de importantes cantidades de escorrentía superficial. como viñedos. Area Nonpoint Source Watershed Environment Response Simulation (ANSWERS) (Beasley et al. Esto hace que características de los barrancos como su tamaño. forma. olivos. evolución de la vegetación. estas circunstancias han favorecido el desarrollo de una red de barrancos de grandes dimensiones.estabilidad puedan ser apreciadas y/o analizadas a partir de imágenes de teledetección. o los tipos de cultivos. 1993. como en l'Anoia o l'Alt Penedès (Barcelona).
1995.. Sin embargo. 1995. Belz et al. 1998).
Otras investigaciones sobre procesos erosivos han tenido como objeto específico la aplicación de técnicas de teledetección multiespectral a la cartografía de áreas erosionadas por barrancos y "badlands" (Solé et al. diversos autores coinciden en señalar que. 1989). 1998). Roslan et al.estabilidad de los barrancos.. Bergsma.
En este sentido. 1986.. ofrecen unos resultados más que dudosos (Martínez-Casasnovas. Serrat y Martínez-Casasnovas. o de procesos como los deslizamientos de tierras o movimientos en masa relacionados con este tipo de proceso de erosión. tras la fase de intenso crecimiento de un barranco y del moldeado de las paredes por la erosión superficial y movimientos en masa. Este último tipo de investigaciones. Morgan.. 1996. el presente trabajo muestra una metodología basada en el análisis de datos multiespectrales del sensor Landsat-5 Thematic Mapper (TM) que tiene como objetivo la identificación de grados de actividad erosiva o estabilidad de barrancos. la presencia de vegetación en las paredes del barranco es un signo de su estabilización (Ireland et al.estabilidad de los barrancos o de sus paredes mediante teledetección es un campo por explorar. Bocco. 1997. Sharma y Surendra. 1998).
En relación con el grado de actividad . la detección del grado de actividad . Otros trabajos han estado orientados a cartografíar la erosión del suelo a partir del análisis de su respuesta espectral (Dematte y Focht.. Crouch y Blong. Así. 1979.al. Folly et al. 1999). las paredes del barranco alcanzan una estabilidad que permite el crecimiento de vegetación. 1939. 1990. Esta
. ya intentadas a partir de fotografías aéreas desde hace más décadas (Bergsma. 1982. 1982)..
El área del Alt Penedès .Anoia se localiza a unos 30 .Anoia). con abundancia de vertientes complejas de pendientes moderadas a fuertes. entre el 5 y el 20%. Calcixerepts típicos. Forma parte de la Depresión Terciaria del Penedès. El terreno es frecuentemente ondulado.
Una de las principales características de esta área es la disección del paisaje por una densa y profunda red de barrancos. Estos problemas afectan a la reducción del tamaño de las parcelas. daño en infraestructuras viarias y otros. con tormentas de alto potencial erosivo en otoño y primavera. 1998). Los suelos son calcáreos. La precipitación media anual varia entre 471 . son los Xerorthents típicos. causando problemas importantes a los agricultores. Calcixerepts petrocálcicos y Haploxerepts fluvénticos (Martínez-Casasnovas. 1998).670 mm (Porta et al.. donde afloran margas. Los barrancos muestran una gran expansión hacia las parcelas viña. 1994) y tiene una distribución irregular. con areniscas y conglomerados de manera más ocasional. Los barrancos tienen anchuras entre 75 y 375 m y profundidades entre 10 y 60 m.40 km al Suroeste de Barcelona.metodología se basa en la identificación del tipo y el porcentaje de cubierta vegetal en las paredes de los barrancos. El desarrollo del sistema de cárcavas y barrancos ha estado favorecido por el cultivo de
. El área de estudio donde se ha aplicado la metodología se localiza en las comarcas de l'Alt Penedès y l'Anoia (Barcelona) (en adelante Alt Penedès . Las principales clases descritas. En esta área el uso extensivo de viñedos ha favorecido el desarrollo de procesos de erosión hídrica. según el sistema Soil Taxonomy (Soil Survey Staff.
2 m año-1 (Martínez-Casasnovas. al igual que en otras partes del Alt Penedès . se han visto reactivados a partir de la mecanización de la agricultura (años 1950 . 1999). se ha seleccionado el entorno de la Riera Rierussa. El 26% de la superficie de la cuenca está ocupada por barrancos. El agua de escorrentía superficial es habitualmente concentrada en terrazas (localmente llamadas “rases”).
El método para determinar el grado de actividad erosiva . 1998).1960). y de esta manera la red de cárcavas crece de forma lineal.9 km2 (Figura 1). que es el principal cultivo de la zona. La tasa de retroceso de las paredes de estos barrancos es 0. Este cultivo hace que se generen escorrentías superficiales importantes durante lluvias de alta intensidad. dentro de las comarcas del Alt Penedès .Anoia. Este método identifica diferentes grados de actividad erosiva o estabilidad en función del grado de cubierta vegetal de las paredes de los barrancos.estabilidad actual de los barrancos se basó en el propuesto por Crouch y Blong (1989).Anoia. y la clase de actividad erosiva es considerada como activa. las paredes de los barrancos se
. La concentración de la escorrentía favorece la formación de cárcavas en las salidas de estos canales a los barrancos. Los procesos de erosión hídrica en esta zona. Por encima del 70% de cubierta vegetal. de 62.viñedos. que desembocan en canales de drenaje principales.
Como área modelo. Estos autores identifican el umbral de 20% de cubierta vegetal como nivel crítico por debajo del cual las tasas de erosión en las paredes de los barrancos son muy altas. habiéndose eliminado numerosas medidas de conservación a nivel de parcela (Meyer y MartínezCasasnovas.
Entre el 20 y el 70% de cubierta vegetal la clase se considera como semiactiva. áreas urbanas y campos de viñedo sin vegetación en el momento de la imagen. 5 y 7 fueron seleccionadas por ser la combinación de tres bandas (entre 20 combinaciones posibles) con el mayor valor de "Optimum Index Factor" (Chavez et al.
La subescena se clasificó por medio de un método híbrido de clasificación no supervisada . 7. 1982).146 píxeles. 5. La imagen del índice de vegetación NDVI fue introducida para distinguir de forma más eficiente las áreas no vegetadas de las vegetadas. Estas bandas fueron corregidas radiométricamente aplicándo el método del valor mínimo del histograma (Chavez. La interpolación del valor de los pixeles se hizo según el método del vecino más próximo.terreno. Se obtuvo un error cuadrático medio menor del tamaño de un pixel. Como verdad . equivalentes al 1% (aproximadamente) de la subescena que incluye el área de estudio. La composición en color de los componentes principales fue empleada por su efecto en realzar las diferencias entre firmas espectrales similares como la de diferentes tipos de suelos desnudos.
Los datos de teledetección utilizados fueron una subescena del sensor Landsat-5 TM. Las bandas 4. para la evaluación de la bondad de la clasificación. NDVI y la composición RGB formada por los tres primeros componentes principales de las bandas del visible y del infrarrojo reflejado. 1988). La corrección geométrica se basó en 14 puntos de control.supervisada (Martínez-Casasnovas. a partir de las bandas 4. Se utilizaron
. con las bandas del visible y el infrarrojo reflejado. 2000).consideran estables.. de Marzo de 1993. se muestrearon 1. aplicando una función cuadrática y utilizando un modelo digital de terreno (MDT) de 25 m de resolución para corregir los desplazamientos por el relieve.
La Figura 2 muestra el resultado de la clasificación de la imagen según el método propuesto. La fiabilidad global de la clasificación fue del 80. El mapa de pendiente se calculó como la primera derivada en el espacio del modelo de altitud (MDT de 25 m de resolución). según el método propuesto por (Zevenbergen y Thorne. 2000).6%. para el apoyo del trabajo de campo en el muestreo de la verdad . De esta forma.
. que se han denominado asociaciones y c) las clases del mapa con más de 2 clases informacionales principales. Estos diferentes tipos de clases de mapa aparecen como consecuencia de la similitud en la respuesta espectral (confusión) de distintos tipos de clases informacionales (Martínez-Casasnovas. En esta leyenda se observa que las clases del mapa no son puras. Existen tres tipos de clases o unidades cartográficas: a) las clases del mapa con una clase informacional principal e inclusiones. La leyenda de este mapa de usos del suelo y cubierta vegetal se recoge en la Tabla 2. 1987).
Para discriminar las áreas no pertenecientes a las paredes de los barrancos se optó por aplicar una máscara creada según un criterio de pendiente.terreno. unidades que se han denominado complejos. b) las clases del mapa con dos clases informacionales principales.000.ortofotomapas en color a escala 1:25. producidos por el Institut Cartogràfic de Catalunya. sólo se incluyeron en el análisis final las áreas con pendiente superior al 25%.
Las clases informacionales consideradas en la clasificación se detallan en la Tabla 1.
ya que presenta un recubrimiento vegetal de tipo pastizal
. compuestas principalmente por suelo desnudo (agrícola. de manera que los píxeles de paredes desnudas incluidos en la clases 5 y 6 del mapa quedarán clasificados como de erosividad activa.
La mayor parte de las paredes de barrancos. se muestra en la Figura 3. producto de la reclasificación del mapa de usos del suelo y cubierta vegetal según el criterio de la Tabla 2. las clases 7 y 8 del mapa se han considerado de clase de erosividad activa . De forma similar.6% del total. se les asignó la clase activa de erosividad. el 80. a las clases 5 y 6. Estas clases son complejos que incluyen pastizales y matorrales en porcentajes del 16 . Estas clases del mapa muestran confusión con las paredes desnudas de barrancos y "badlands" (Martínez-Casasnovas.semiactiva.estabilidad propuesto por Crouch y Blong (1989) y de acuerdo a las clases del mapa obtenidas como resultado de la clasificación (Tabla 2).estabilidad (Tabla 2).Atendiendo al criterio de actividad . se asignaron a cada clase del mapa una clase de actividad . 2000). por tanto. Los píxeles de suelo agrícola. industrial o urbano). obtenido mediante fotointerpretación de fotografías aéreas. Las clases del mapa 3 y 4 (Viñedos y Cereales de invierno respectivamente) no se les asignó una clase de actividad por considerarse clases de uso agrícola que no se dan en las paredes de los barrancos. En este mapa aparece superpuesto el límite del sistema central de barrancos del área de estudio. a clase de actividad erosiva activa quedarán posteriormente enmascarados por el criterio de pendiente >25% establecido. y pueden darse en las paredes de los barrancos semivegetadas. presenta clases de actividad semiactiva o estable. Sin embargo. la Riera Rierussa. industrial o urbano reclasificados.
El mapa de clases de actividad erosiva.18 %.
y matorral. grietas o colapso de paredes a partir de la socavación producida por la saturación del suelo o por los desagües de las parcelas de cultivo. como deslizamientos circulares.
Una gran parte de este problema tiene su origen en las parcelas de cultivo. El sistema de drenaje utilizado en las parcelas hace que el flujo se concentre en determinados puntos. 1979.
Según estos resultados. De este porcentaje.6% son paredes con recubrimiento vegetal >65% y por tanto se pueden considerar como estables según el criterio de Crouch y Blong (1989) y aceptado conceptualmente por otros autores (Ireland et al.. el 56.
En la Tabla 3 se observa como en las paredes clasificadas como semiactivas o estables ocurren procesos erosivos. la mayor parte de las paredes de los barrancos del área de estudio se encuentran en una fase de estabilidad o de práctica estabilidad.arbolado o bosque mixto. matorral .3% activa semiactiva. Los procesos erosivos descritos en paredes de barrancos. ya que permiten el crecimiento de vegetación tipo matorral . en concreto en las de viña. Bergsma. se recogen en la Tabla 3. 1982). Sólo el 9. 1939. mediante el trabajo de campo se detectó la existencia de diversos procesos erosivos que no fue posible identificar a partir de las imágenes de teledetección por limitaciones en la resolución espacial. que actúan como reactivadores de la erosión y contribuyen al retroceso de las paredes hacia posiciones no erosionadas en la cuenca de drenaje. Sin embargo.arbolado o bosque mixto. Morgan. El agua de drenaje se conduce hacia el borde de las
.1% de las paredes de los barrancos presenta una clase de erosividad activa y el 10. en diferentes zonas de actividad o estabilidad erosiva.
ya que pueden ser activos gracias a otros procesos. La metodología propuesta permite distinguir diferentes clases de actividad erosiva basada en el recubrimiento vegetal de las paredes. Estos procesos difícilmente pueden ser detectados a partir de imágenes de teledetección de resolución media como las del Landsat TM o del System Probatoire pour l'Observation de la Terre (SPOT).parcelas. las cuales limitan con los barrancos. produciendo la caída en bloque de parte de la pared.
El presente trabajo explora alguna de las posibles aplicaciones de imágenes multiespectrales de resolución media (tipo Landsat TM o SPOT) en la caracterización de la fenómenos erosivos de gran magnitud e importancia como son los barrancos. en la zona limítrofe con el barranco. resultados por defecto. la erosión superficial debida a procesos por salpicadura o erosión laminar pero puede no ser una evidencia de estabilidad. produce una saturación del suelo y de los materiales subyacentes. La existencia de vegetación evita. en estos casos. principalmente. Esto favorece los movimientos en masa de la pared por deslizamiento. este tipo de clasificación no es concluyente sobre su actividad erosiva
. La caída libre del agua de escorrentía en la pared durante eventos de precipitación de alta intensidad hace que ésta se socave. En otros casos. la acumulación del agua de drenaje en las partes más bajas de las parcelas. Sin embargo. muy frecuentes en el área Mediterránea.
La evaluación de la actividad erosiva de las paredes de barrancos a partir de imágenes de teledetección produce. Observaciones de campo complementarias son necesarias para detectar estos procesos. resultando en un retroceso del barranco y la extensión del área erosionada (Figura 4).
y hace que el término "actividad erosiva" deba expresarse en relación al tipo de proceso erosivo. indicando (en el caso del área estudiada) que las paredes sometidas a más procesos son las que presentan una clase de actividad erosiva inicialmente menos peligrosa (semiactiva o estable). y MONKE. que no permite detectar los procesos erosivos que hacen retroceder las paredes de los barrancos. D. sediment transport and closely related hydrological processes. KLAGHOFER. 1980.B.944. Esto es debido a la resolución espacial de las imágenes.
AGRADECIMIENTOS El presente trabajo ha sido realizado en el marco del proyecto de investigación AMB980481 "Impacto ambiental del cambio climático y de las nuevas tecnologías en el manejo del cultivo de viña en el área Mediterránea".. y ZHANG. LAHLAH. E. esto contradice el concepto tradicional de estabilidad establecido. W. 249. L.real. asociado al crecimiento de la vegetación en las paredes... IAHS Publication No. financiado por la Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología (CICYT).. Estos procesos solamente han podido ser detectados a partir de observaciones de campo. Transactions of the ASAE. E. pp 203 . Runoff modelling in northen Algeria using a distributed physically-based model integrating remote sensing data..J.. S. HUGGINS. 1998. En: Modelling soil erosion. W. SUMMER. L. por ejemplo actividad respecto a procesos de erosión laminar o por salpicadura.
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. Pinus halepensis Pastizales y matorral Áreas de pastizal y matorral. Spartium junceum. Genista sp. Vicia sp. Rosmarinus officinalis. Pistacia lentiscus. Vicia sp..Quercus coccifera Matorral Áreas de matorral. Diplotaxis erucoides. Spartium junceum.. Rosmarinus officinalis. Especies: Brachipodium rhamosum. Thymus vulgaris. Ulex parviflorus. Thymus vulgaris. Especies: Brachipodium phoenicoides. Genista sp. Pinus halepensis.Arbolado Áreas con matorral y arbolado. Lepidium graminifolium. Genista sp. Típicamente en paredes de barrancos orientadas al Norte y Este.Tabla 1. Rosmarinus officinalis. Shorgum halepense. con un recubrimiento vegetal entre el 5075%. Juniperus oxicedrus. Quercus ilex. Quercus coccifera. Clases informacionales consideradas en la cartografía de usos del suelo y cubierta vegetal. Típicamente en paredes de barranco orientadas al Norte y Noroeste. Especies: Brachipodium phoenicooides. con un recubrimiento vegetal del 65-80%. Coriaria myrthifolia. Típicamente en paredes de barrancos orientadas al Sur.. Quercus coccifera. Spartium junceum. Genista sp. con un recubrimiento vegetal entre el 30-60%.. Rosmarinus officinalis..
Clase de uso del suelo o cubierta vegetal Paredes desnudas de barrancos y "badlands" Paredes semivegetadas de barrancos y "badlands" Paredes de barrancos y "badlands" con un recubrimiento vegetal <30 %. Quercus ilex Matorral . Pinus pinea Paredes de barrancos y "badlands" sin vegetación Descripción
. Especies: Brachypodium rhamosum. Ulex parviflorus.
Parcelas sin cultivo.
Áreas urbanas o industriales
. Especies: Pinus halepensis. Quercus coccifera
Plantaciones tradicionales o modernas de viña. Típicamente en paredes de barranco orientadas al Norte.Bosque mixto
Áreas arboladas. Quercus ilex. sin vegetación en la fecha de la imagen. con recubrimiento vegetal del 65-80%.
Cereales de invierno Suelo desnudo (parcelas agrícolas) Áreas urbanas o industriales
Cereales de invierno: trigo o cebada. con suelo desnudo o recién nivelado. Pinus pinea.
6%) Paredes desnudas o semivegetadas de barrancos y "badlands" (4. Leyenda del mapa de usos del suelo y cubierta vegetal (Figura 2)
Clase Descripción (componentes principales de la clase) 1 Pastizales y matorral (76.Semiactiva mixto (6.2%) Activa Activa Estable Inclusiones Clase de actividad erosiva asignado Semiactiva
.4%) 4 Cereales de invierno (83. Viñedos (31.Tabla 2. Matorral Arbolado y Bosque mixto (6.Semiactiva Áreas urbanas o industriales (8%) y Viñedos (5%) Viñedos (6.4%). industrial o urbano) (25.1%) Activa .3%).4%) y Pastizales y matorral (17. industrial o urbano) (11.1%) y Viñedos (4.Arbolado y Bosque mixto (79. industrial o urbano) (84%) 6 Asociación de Áreas urbanas o industriales (35.6%) 7 Complejo de Áreas urbanas o industriales (35. industrial o urbano) (15.6%) y Matorral .9%) y Viñedos (4.Arbolado y Bosque Activa .3%) Pastizales y matorral (5.8%) 8 Complejo de Suelo desnudo (agrícola.3%) y Suelo desnudo (agrícola.4%) 3 Viñedos (83. industrial o urbano) (37.9%) y Pastizales y matorral (5.4%) 5 Suelo desnudo (agrícola. Suelo desnudo (agrícola.2%) 2 Matorral .7%).1%) Viñedos (7.2%) Matorral (16%) y Pastizales y matorral (4%) Suelo desnudo (agrícola.
Clase de actividad erosiva y principales procesos erosivos detectados en las paredes de los barrancos del Alt Penedès .Anoia.
Clase de actividad erosiva Procesos de erosión en las paredes de los barrancos Activa .5%)
Tabla 3.estable
.semiactiva
Erosión por laminar y salpicadura Erosión por el cauce y colapso de paredes por gravedad Incisión de cárcavas en las paredes ("fluting") Erosión por laminar y salpicadura (menor intensidad que en la clase activa .semiactiva)
Erosión por el cauce y colapso de paredes por gravedad Incisión de cárcavas en las paredes ("fluting") Erosión por el cauce y colapso de paredes por gravedad Deslizamientos circulares Socavación de paredes debida a la saturación del suelo Socavación de paredes debida a los desagües de las parcelas de cultivo
Semiactiva .Pastizales y matorral (16.
(Ver leyenda en Tabla 2).
Figura 4. con vegetación tipo matorral y arbolado en sus paredes.
.supervisada.Anoia). y deslizamiento que resulta en el retroceso de las paredes. Fisuras producidas en el borde de las parcelas con los barrancos. Mapa de usos del suelo y cubierta vegetal resultado de la clasificación no supervisada . Área de la Riera Riurussa (Alt Penedès .Figuras
Figura 2. Mapa de clases de actividad erosiva de las paredes de los barrancos. Subescena Landsat-5 TM.
406500 4596000 Viñedos Matorral
Cereales Área Urbana Bosque Bosque Viñedos Área Industrial
Viñedos 4588600 398000 500 0 1000
Matorral Arbolado
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