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Timestamp: 2017-09-19 20:58:34+00:00

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Estudio del crecimiento urbano de la ciudad de Valdivia (Chile) a través del uso integrado de imágenes de satélite, SIG y equipos GPS - V. Herrera - Autres
Estudio del crecimiento urbano de la ciudad de Valdivia (Chile) a través del uso integrado de imágenes de satélite, SIG y equipos GPS
De V. Herrera
El propósito de este proyecto es demostrar la po-tencialidad de diferentes imágenes procedentes de diversos sensores remotos y tecnología GPS en estudios de crecimiento urbano. Los procedimientos involucrados consisten en hacer clasificaciones del uso del suelo, determinados por la información de cada imagen con procedimientos visual y digital. Adicionalmente, la última información cartográfica hecha con mediciones GPS, fue indispensable en la actualización y estudio de importantes cambios en diferentes puntos de la ciudad, proporcionando mediciones precisas en georreferenciación.
The purpose of this project is to demonstrate the potential of different images proceeding of diverse remotes sensing and GPS technology in urban growth studies. The procedures involved making consistent in land use classifications determinated by each image data with visual and digital process-ing. Additionally, the last cartography information, made with GPS measurements, was indispensable in the actualization and study of important changes in different points of the city, providing precise measurements in georeference.
Source : Revista de Teledetección 1988-8740 2001 número 15
Estudio del crecimiento urbano de la ciudad de
Valdivia (Chile) a través del uso integrado de
imágenes de satélite, SIG y equipos GPS
Correo electrónico: vherrera@lauca.usach.cl
Universidad de Santiago de Chile – Proyecto DICYT - Casilla 10233
Correo Central Santiago, Chile; Fax: (562) 681-1213.
El propósito de este proyecto es demostrar la po- The purpose of this project is to demonstrate the
tencialidad de diferentes imágenes procedentes de potential of different images proceeding of diverse
diversos sensores remotos y tecnología GPS en remotes sensing and GPS technology in urban
estudios de crecimiento urbano. Los procedimien- growth studies. The procedures involved making
tos involucrados consisten en hacer clasificaciones consistent in land use classifications determinated
del uso del suelo, determinados por la información by each image data with visual and digital process-
de cada imagen con procedimientos visual y digi- ing. Additionally, the last cartography information,
tal. Adicionalmente, la última información carto- made with GPS measurements, was indispensable
gráfica hecha con mediciones GPS, fue indispensa- in the actualization and study of important changes
ble en la actualización y estudio de importantes in different points of the city, providing precise
cambios en diferentes puntos de la ciudad, propor- measurements in georeference.
cionando mediciones precisas en georreferencia-
PALABRAS CLAVE:sensores remotos, clasifica- KEY WORDS: remote sensing, digital classifica-
ción digital, planificación urbana, cubieta urbana. tion, urban planning, urban land cover.
ción analizará la utilidad de diversos sensores INTRODUCCIÓN
remotos en el seguimiento del crecimiento urbano
La información derivada del uso de diversos sen- de la ciudad de Valdivia. Esta ciudad sufrió, en
sores remotos, producto del avance tecnológico en Mayo de 1960, uno de los sismos más grandes que
materia satelital, ha demostrado ser una herramien- se recuerdan en el mundo, quedando
ta fundamental y eficaz en la detección de completamente destruida tras el maremoto que
fenómenos y cambios producidos en nuestro me- siguió al sismo, por lo que estudiaremos su
dio físico y humano, que facilita la labor de los evolución desde su reconstrucción tras dicho
planificadores, permitiendo establecer planes para evento hasta la actualidad, imprimiéndole de esta
la gestión de los recursos propios de cada región. forma un carácter multitemporal.
El crecimiento demográfico y el desarrollo El estudio considerará no sólo la aplicación de
económico de un país implica una mayor demanda imágenes (ortofotos, mosaicos e imágenes satelita-
de recursos naturales y una mayor necesidad de les) de distintos sensores remotos, sino que además
espacio para el uso de distintas actividades se analizarán las ventajas de unas respecto a otras
inherentes a la existencia del ser humano; y el desde un punto de vista técnico. A lo largo del
crecimiento de las ciudades es un signo de tal estudio se analizarán distintos métodos y alternati-
fenEn ómesteno. e contexto, el objetivo de nuestro trabajo vas de levantamientos tradicionales con aporte de
se centra en el uso de diversos sensores remotos, otras tecnologías, como es el caso de la conjunción
desde productos fotográficos hasta algunos de los SIG/GPS, aspectos que engloban un conjunto
más usados sistemas satelitales lanzados al espa- actualizado de técnicas y procedimientos que, sin
cio, como LANDSAT-TM, SPOT-HRV y ERS-2, duda alguna, serán interesantes de investigar.
para estudiar el crecimiento urbano experimentado
durante el período comprendido entre 1961 y 1998 ANTECEDENTES DE LA ZONA DE
por la ciudad de Valdivia (Sur de Chile). Además,
ESTUDIO utilizaremos dicha tecnología para estudiar los
efectos de la intervención antrópica en el área de La ciudad de Valdivia, perteneciente a la X Re-
estudio y la evolución en la ocupación del suelo. gión de Chile, se encuentra situada en la llamada
Dentro de este marco, nuestro trabajo de investiga- zona de Los Lagos. La ciudad se inserta en el
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meandro que forma el río Calle frente a la ciudad y del material docente recibido por el autor en su
a la isla Teja. Precisamente, en uno de los pocos participación en el curso: “Sixth United Nations
llanos insertos en el sistema fluvial. El centro ur- International Training Course On Remote Sen-
bano de Valdivia se encuentra en las coordenadas sing Education For Educators”, realizado en la
geográficas: Lat 39º 49’ S y Long 73º 14’W; zona Universidad de Estocolmo y organizado por las
de alta pluviosidad, entre 1.800 y 2.500 mm anua- Naciones Unidas.
les, con temperaturas medias anuales que oscilan • Ortofoto escala 1:20.000. Confeccionada con
entre los 9ºC y los 12ºC. fotografías aéreas de 1993. Esta consta de cua-
La ciudad de Valdivia presenta un claro ejemplo drícula UTM y coordenadas del mismo sistema.
de adaptación a un medio que ofrece contrastes y Las dimensiones de la carta son de 54 x 70 cm,
diversidades naturales poco comunes, las que a su que a escala 1:20.000 supone una superficie de
vez hacen que esta zona posea un gran atractivo 15.120 ha. Al igual que el mosaico fue adquirida
turístico, algunas de ellas protegidas, como es el en el I.G.M. de Santiago para el presente trabajo
caso de la Reserva Nacional Río Cruces. Nuestra de investigación.
zona de estudio se sitúa alrededor de esta ciudad, y • Imagen RADAR ERS-2 de Septiembre de 1997
está delimitada por las coordenadas UTM: Vértice en formato digital. La imagen se encuentra en
SO: E 647.000 N 5.585.000. Vértice NE: E banda C totalmente corregida y con una resolu-
656.000 N 5.596.000. ción espacial de 12,5 x 12,5 metros. La imagen
Si nos centramos en la zona de estudio y defini- fue donada por la Agencia Espacial Europea
mos un radio de 15 Km desde el centro de la ciu- (ESA - Italia), interesada en la realización de la
dad de Valdivia, notaríamos que la geomorfología presente investigación.
está caracterizada por zonas planas inundadas,
producto de los movimientos telúricos que en el PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS
mes de mayo del año 1960 afectaron a la región
El procedimiento aplicado para estudiar el cre-Sur de Chile, provocando el hundimiento de zonas
cimiento urbano de Valdivia se dividió en tres bajas en los alrededores de la ciudad de Valdivia,
etapas: un tratamiento visual, un tratamiento digi-sufriendo la inundación natural por las aguas del
tal y una actualización cartográfica. En lo referente sistema hidrográfico valdiviano.
al trata miento visual aplicado, los resultados se
aprecian en la Figura 1, en ella es posible realizar MATERIAL A UTILIZAR
un seguimiento de lo que ha sido la ocupación
Las imágenes utilizadas en el presente estudio urbana durante los casi últimos 37 años.
han sido seleccionadas por diversas razones. En En general, el uso de distintas bandas permitió
primer lugar, incluyen diferentes productos de discriminar de mejor forma predios agrícolas fren-
escala suficiente para estudios del medio urbano, te a sectores de expansión urbana. Lo más difícil
ofreciendo la oportunidad de comparar las ventajas de discriminar fueron los sectores interiores de la
e inconvenientes de uso de unas frente a otras. En mancha urbana, para ello una buena escala facilita
segundo lugar, los documentos seleccionados la interpretación de los distintos sectores, ya sea
posibilitan el estudio multitemporal de la ciudad de por asociación, forma, tamaño u otros indicadores.
Valdivia, desde su reconstrucción tras el sismo En este sentido, la mejor discriminación de los
(1961) hasta prácticamente la actualidad (1997). sectores urbanos se obtuvo con el uso de la ortofo-
En función de estos factores, los documentos se- to. Por ejemplo, ésta permite diferenciar entre
leccionados han sido: zonas que combinan en igual proporción áreas
• Mosaico escala 1:20.000. Para la confección del edificadas – de grano grueso, y vegetación - de
mosaico se utilizaron fotografías aéreas de 1961, textura intermedia (barrio universitario), zonas
las mismas que se utilizaron para la creación de pequeñas de vegetación insertas en la urbe (pla-
la carta a escala 1:50.000 del Instituto Geográfi- zas), y otros elementos de la ciudad (cementerios,
co Militar (IGM) editada en 1971. Las dimen- parques y zonas deportivas), que requieren un
siones de dicha lámina son 81 x 94 cm, que a es- conocimiento más profundo de la misma (Larsson
cala 1:20.000 supone una superficie de 30.456 y Strömquist, 1995).
ha. La categoría más discriminable en todos los sen-
• Imagen LANDSAT-TM de septiembre de 1986 sores es el casco urbano tradicional, así como las
en formato digital. Para el análisis del medio ur- nuevas construcciones, ambos presentan un brillo
bano de Valdivia hemos utilizado una composi- intenso y especial. Pero no siempre es así, y algu-
ción 4,3,2 en falso color convencional; donada nos sectores eminentemente agrícolas, debido al
por el Taller de Percepción Remota de la P. Uni- estado de los cultivos, aparecen con tonalidades
versidad Católica. similares a las del suelo urbano en las imágenes
• Imagen SPOT de Agosto de 1990 impresa a LANDSAT-TM y SPOT-HRV, lo que podría con-
escala 1:100.000, composición en falso color fundir a estos sectores con una especie de conurba-
convencional 3,2,1, similar a la utilizada con ción de acelerado crecimiento; sin embargo, en el
LANDSAT. Dicha imagen en papel forma parte mosaico y la ortofoto, resalta su actividad cla-
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y equipos GPS
Figura 1. Clasificación multitemporal realizada en la ciudad de Valdivia en el período 1961-1998, con el uso de distintas imágenes.
ramente agrícola, muy bien definida por su tonali- sin temor a equivocarnos, que fue el sensor TM el
dad gris intermedia y suave textura. que más información suministró a la clasificación.
En cuanto al tratamiento digital, lo primero es Las tres bandas con que se contaba permitieron
hacer referencia a las clasificaciones hechas sobre realizar una buena definición de los campos de
ambas imágenes. En primera instancia, ayudándo- entrenamiento que sirvieron de base tanto para la
nos de la Figura 2 que resume la labor realizada clasificación supervisada como para la red neuro-
sobre la imagen LANDSAT-TM, podemos decir nal. No obstante, ambas imágenes (Figuras 2.a y
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2.c), presentan dos diferencias fundamentales corresponden a suelos húmedos o inundados.
respecto a la imagen con clasificación no supervi- Otro aspecto relevante, es la presencia del bos-
sada (Figura 2.b): el cálculo de la clase expansión que en las tres imágenes, mientras que en las clasi-
urbana (tono violeta) y la consideración de las ficaciones no supervisada y por redes neuronales la
zonas inundables, especialmente apreciables en la vegetación vigorosa como el bosque renova l apa-
clasificación supervisada, ambos elementos de rece bastante consistente, notamos que la misma
gran importancia en la zona de estudio, ya que por clase ve algo más diminuida su presencia en la
un lado ofrece las posibilidades para el crecimiento clasificación supervisada.
de la ciudad y, por otro lado, muestra la principal Por último, la clasificación mediante redes neu-
limitante para dicho crecimiento. ronales presenta gran similitud con la clasificación
Si bien es cierto, la clasificación no supervisada supervisada efectuada por el algoritmo de máxima
pierde información de gran importancia como la probabilidad (Maximum Likelihood), claro está que
señalada en el párrafo anterior, no es menos cierto ambos toman como base los mismos campos de
que entrega información con un mayor grado de entrenamiento, como se mencionara en párrafos
homogeneidad, en el caso que se requiera destacar anteriores; sin embargo, existen diferencias en las
la ocupación netamente urbana, pues el casco zonas Noreste de la ciudad y en el extremo Sur de
urbano, la expansión urbana y la actual superficie Valdivia, en las zonas de inundación.
agrícola, matorral y arbustiva, aparecen muy bien Conforme a los procedimientos aplicados pode-
delimitadas; el problema lo presentan ciertas zonas mos decir que en el caso de la imagen no supervi-
que aparecen como escurrimiento superficial y que
Figura 2. Clasificaciones de la imagen LANDSAT-TM:(a) supervisada; (b) no supervisada;(c) redes neuronales.
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sada resulta conveniente utilizar su algoritmo de mos recordar que el principio de este resultado de
clasificación cuando se requiera analizar más el la clasificación supervisada se debe a la previa
crecimiento urbano respecto al entorno agrícola y definición de los campos de entrenamiento y su
forestal; en cambio, tanto para el caso de la clasifi- indiscutible separación entre las clases definidas y
cación supervisada (uso del algoritmo de máxima que servirán de base para la posterior clasificación
probabilidad) y la red neuronal, su uso se reco- de la imagen completa. Ya en un principio se pudo
mienda cuando el estudio apunte más hacia el advertir lo complicado que resultaba esta opera-
estudio de los obstáculos que presenta el entorno ción, no por falta de conocimiento de la zona, por
de la ciudad y sus posibilidades de expansión. el contrario, la imagen presentaba ciertas caracte-
Pasando ahora al tratamiento digital aplicado a la rísticas inherentes a las imágenes radar que dificul-
imagen SAR, los resultados de la clasificación no taban la correcta separación entre categorías (ac-
supervisada de la imagen ERS-2 los vemos ilustra-
ción del viento, ángulo de incidencia, pendientes,
dos en la Figura 3. En esta apreciamos diferencias
sombras, rugosidad, etc.), hecho que concuerda sustanciales respecto a la imagen con clasificación
con lo señalado por Sabins (1987), en que las zo-supervisada (Figura 4), lo primero es señalar la
nas de sombras no producen retorno de energía cobertura mayoritaria de la clase vegetación vigo-
hacia la antena SAR y que puede solucionarse con rosa (tono verde), pero, a su vez, esta mayor pre-
un doble barrido y disponer de dos imágenes ERS-sencia de cobertura, preferentemente bosque y
2, lo cual ya es más difícil; por el contrario, super-agricultura, implica una mayor confusión con el
ficies de tonalidad intermedia y difusa correspon-agua, ya que ambos presentan en la imagen radar
den a vegetación densa que producen una gran un ND muy similar, por lo que la presencia de
dispersión en todas direcciones que afecta incluso agua en las cotas altas se ha intensificado, y los
al retorno hacia la antena. Estos problemas se ven ríos Calle Calle, Cau Cau y Cruces, aparece prácti-
camente como lagunas. reflejados en algunos aspectos de la imagen como
La mancha urbana (en tono rojo) aparece bien son la intermitencia de los cursos de ríos, debido a
demarcada, pero el mayor peso de la cobertura las causas acotadas anteriormente. Este hecho
implica la presencia poco delimitada de la isla
Teja, la unión de sectores de tierra y la no visible
evacuación del río Cruces.
Un punto a favor lo constituye la aplicación del
filtro modal que logra aislar el problema de la
escasa separación entre el bosque nativo y el agua
en las cotas más altas de la zona de estudio (frente
al costado Oeste de la isla Teja). Por otra parte, la
consideración de 4 clases aporta un carácter de
mayor presencia a la zona de tierra, aunque no
permite separar las clases de vegetación más vigo-
rosa (bosque bosque renoval), zonas agrícolas y
bosque-arbusto, en general, la diversidad vegeta-
Figura 3. Clasificación no supervisada de la imagen ERS-2.
cional (árboles, plantaciones, cultivos y otros) no
permite una mejor separación. Lo que es aprove-agrícola, arbustiva y de matorral, la hacen aparecer
chable al máximo es sin lugar a dudas la presencia de manera difusa, incluso con la aplicación del
del suelo urbano, ya que su inconfundible brillo en filtro modal vemos que los píxeles vecinos vegeta-
la imagen permiten que su identificación sea in-cionales, de mayor presencia, han hecho desapare-
mediata, confiable bien delimitada. cer el barrio universitario y, en general, la ocupa-
Los sectores más afectados por la falta de dife-ción urbana en la isla Teja. También no aparecen
renciación de clases son aquellos que se encuen-la industria maderera en el sector Collico, el aeró-
tran localizados a orillas de los ríos, ya que es muy dromo Las Marías y una parte cercana al río Calle
Calle del sector Las Animas.
Por otra parte, el filtro modal aunque corrige
buena parte de los defectos de exceso de zonas
húmedas en la imagen radar, también elimina los
principales rasgos morfológicos de la imagen,
como por ejemplo: las zonas de escurrimiento
superficial, que acompañan a las zonas de vegeta-
ción vigorosa, perdiendo con ello profundidad y
calidad en la textura, formas y bordes de los ele-
mentos que componen la imagen.
De la Figura 4 podemos deducir diversas opinio-
nes que pueden resultar engañosas, ya que debe- Figura 4. Clasificación supervisada de la imagen ERS-2.
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fácil confundir en esta imagen, para los no cono- componentes principales generada a partir de la
cedores de la zona, los cursos de ríos con lagunas mmaatriz de varianza - covarianza obtenida a partir de de
de diversos tamaños insertas en el área de estudio. llaas s bandas bandas orioriggiinnalales (Ces (Chuvihuvieco, 1996); el el AC ACP P
Esta característica es resultado de una falta de sintetiza así las bandas originales, creando nuevas
resolución espectral que perjudica a ambas clasifi- bandas (los componentes principales de la imagen)
caciones, por esta razón los dos tipos de clasifica- que recojan la mayor parte de la información ori-
ción presentan variaciones que dependen exclusi- ginal. Por la misma escasez de bandas fue des-
vamente del número de categorías que podemos echada su aplicación.
reconocer en una clasificación no supervisada, y SiSin n emembargo, bargo, estestaa sí síntntesiesiss que puede lograrse a ograrse a
del número de campos de entrenamiento que es partir de distintos modelos de odelos de clasificación resulta
capaz de definir y discriminar el operador. muy conveniente de utilizar en estudios de carácter
En su conjunto estos errores quedan de manifies- multitemporal, al respecto no podemos dejar de
to, de una u otra forma, en el proceso de verifica- mencionar este tipo de estudios que hubiera sido
ción de los resultados, para lo cual se recurrió al provechoso utilizar entre una imagen Landsat-TM
uso de puntos de control distribuidos sistemática- de 1986, que con tres bandas define bastante bien
mente. El principal problema lo constituyeron la zona de estudio, y una imagen SAR reciente de
zonas de respuesta espectral muy similar que pro- 1997 cuya mezcla para un análisis mmuultitemltitemporal poral
dujo confusiones en los algoritmos de clasifica- sería interesante de realizar. No obstante, tal como
ción, hecho que también dependía del tipo de ima- pudiéramos comprobar con las clasificaciones y
gen y del número de bandas utilizadas. Además, procesos de tratamiento digital destinados a mejo-
este mismo hecho impidió un mayor poder de rar y resaltar las áreas de interés par el estudio de
discriminación de clases al momento de constituir crecimiento urbano, resulta poco apropiado y
la leyenda que sufrió modificaciones conforme a aconsejable el uso de la imagen ERS-2 para estu-
las potencialidades y desventajas técnicas (número didios os de detde detaallllee, com, comoo el el reconoci reconocimmiieentnto de camo de cam--
de bandas, resoluciones, etc.) que ofrecía cada bibios en el suel suelo urbano. Si observam observamoos ls laa Fi Figura 5,
imagen en particular. comprobaremos el crecimiento de la ciudad en
Es conveniente aclarar que otros procedimientos dirección Sur de Valdivia, pero este sector aparece
de clasificación como el análisis lineal de mezclas desvinculado de la ciudad en la imagen ERS-2,
espectrales (ALME) y el análisis de componentes situación que no es así ya que fue comprobada en
principales (ACP) pueden ser aplicados, si se cuen- salida a terreno del mes de Diciembre de 1998, en
ttaa con con elel debi debido respaldo respaldo en ldo en laa base de i base de innformformaciacióónn la la imimagen agen comcomppleta ya analizamos la no presencia
técnica, por ejemplo: la aplicación del ALME está está de suelo urbano en lo urbano en laa i issllaa Teja, hechos hechos que que en en
en directa relación con el número de bandas dispo- suma hacen poco confiable aplicar esta imagen
nibles para la obtención de componentes puros, por para un estudio multitemporal.
lo tanto, su aplicación para el estudio del creci- Aunque el estudio multitemporal no es adecuado
miento urbano fue desestimada, más aún al no con las imágenes de que disponemos, sí es posible
poder contar con la banda del infrarrojo medio bajo la premisa de actuar con “tecnologías asocia-
(IRM). Por razones similares, la aplicación de das”, propuesto por Backhoff (1994), ackhoff (1994), pero pero para para
Figura 5. (a) Zoom realizado sobre la imagen LANDSAT-TM de 1986 donde se destaca en el círculo azul el área hacia donde se ha
producido la expansión urbana; (b) zoom sobre la imagen ERS-2 de 1997 que demuestra, demarcado en un círculo rojo, la ocupación
urbana del sector extremo Sur de Valdivia
6 de 9 Nº 15 – Junio 2001 Estudio del crecimiento urbano de la ciudad de Valdivia (Chile) a través del uso integrado de imágenes de satélite, SIG
ello deberemos dirigir nuestra investigación hacia tamaño de la matriz, formato para almacenar los
el uso de otra tecnología de características satelita- valvaloores, su georreferenciaciación yón y ot otros. En elros. En el ccaassoo
les, pero con base geodésica, como es el uso de de actde actualualiizar un mzar un maapa ypa yaa exiexisstteentnte, e, llaa operacioperación ón es es
sistemas de posicionamiento global o G.P.S. (Cor- más sencilla aún, ya que la imagen al estar georre-
basí, 1998), que apunta a la actualización cartográ- ferenciada permite abordarla y posicionarse en los
fica, esta alternativa reemplazará la detección de mismos puntos levantados en terreno con el equipo
cambios en la ocupación del suelo urbano a través GPS y efectuar el cambio directamente sobre la
del uso de imágenes de satélite para estudios multi- imagen, o sea, se dibujan sobre ésta los cambios
temporales, por el levantamiento con equipos GPS. constconstaattaados en tdos en teerreno mrreno miismsmo. o.
Así, tenemos que la información básica para este
tipo de operaciones, como es la actualización car- ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
tográfica, es el dato georreferenciado o coordena- OBTENIDOS
das de la superficie que se desee destacar planimé-
tricamente. En otras palabras, tenemos un cambio Una vez finalizados ambos tipos de tratamientos,
visual y digital, podemos analizar con mayor dete-en la ocupación del suelo que deseamos registrar
en algún tipo de documento cartográfico para man- nimiento los distintos procesos y algoritmos que
coconnsstitutituyenyen la la bbaase se ddeel pl prresenesente trabte trabajajoo d dee in invveesti-sti-tenerlo al día, y para ello necesitamos vaciar in-
formación planimétrica (límites de la superficie a gación. La tendencia inmediata es la comparación
entre imágenes de satélite, cuyos procedimientos registrar) e informacional (que cosa es, ejemplo:
hospital, residencial, industria, etc.) que debe ini- de clasificación han sido distintos; así, si compará-
semos el tratamiento digital realizado con la ima-cialmente coincidir con los datos de referencia
elipsoidal, de lo contrario se corre el grave riesgo gen LANDSAT-TM y el análisis visual aplicado a
la imagen SPOT-HRV de mayor resolución espa-de que al realizar un análisis multitemporal se
pueda considerar como un cambio en la ocupación cicialal, t, teenemnemoos que en pris que en primmer ler lugar, a pesar de po-
seer esta últimltima la escala mmáás s ppeeqquueeññaa exexistenisten del suelo, en un mismo sector, dos zonas contiguas
que estén cartográficamente mal georreferencia- formas de mejorar este parámetro (Lillesand y
Kiefer, 1994). En el caso de LANDSAT-TM el das.
Durante esta última etapa se utilizó el SIG empleo del tratamiento digital podría mejorar la
calidad del detalle espacial aumentando a gusto el IDRISI, de formato raster, como alternativa al
proceso de actualización, teniendo como objetivo tamaño de la imagen, pero no se puede modificar
elel ttaammaaño delño del pí píxelxel de 30 x 30 meettrros, por los, por loo t taantnto, o, mmoostrar la creación cartográfica directa con el el uussoo
de de GPS GPS (De Frei(De Freittaas, 1997);s, 1997); es deci es decir, una vez clr, una vez clasiasi-- no resulttaa concl concluuyyeentnte le laa didiscriscrimmiinacinación ón de de ttiipos pos
de suelo, ya que se debió recurrir al apoyo de los ficada una imagen podemos prescindir de otras
imágenes para realizar la actualización y recurrir otros sensores e imágenes para suplir la falta de
separación de distintas ocupaciones de suelo en la directamente al manejo de coordenadas para la
confección de nuevos mapas (Figura 6). dicha imagen.
En cuanto a la resolución radiométrica notamos De esta manera, una vez efectuado el
lleevantvantamamiieentnto GPS y asegurado asegurado elel eleliippsoisoidde e de de que una comparación entre las imágenes de satélite
yy l loos docums documententoos carts cartográfiográficcos con os con base base fotfotográfiográfi--referencireferenciaa l loocalcal o o que que cocoincida con el sistemaa
utilizado en cartografía a actualizar, procedemos a ca, como la ortofoto y mosaico, la ventaja la pre-
sentan estas últimas, ya que la interpretación visual ingresar los puntos, que definen los polígonos
correspondientes a las zonas a actualizar (Figura de ellas sobre los tonos grises resulta inicialmente
más rápida y cómoda que con la previa in-6). Posteriormente, se procedió a definir los
parámetros de esta nueva cartografía de tervención de un algoritmo para clasificación digi-
tal. No obstante, aspectos específicos como secto-actualización, como por ejemplo: tamaño de la
res res iinundados que resulttaan de in de inntteerés para lrés para laa pl planiani--
ficación del crecimiiento ento ururbano encuentran solu-
ción en los algoritmos de clasificación supervisada
y en las redes neuronales. Además, en referencia a
esto último, las redes que cuenten con supervisión
tienen la capacidad de “aprender” a partir de pla-
nos originales de información (neuronas) que defi-
nen nen una una o mo máás ents entrradas sobre una o máás sals saliiddas as
(Openshaw, 1997). Estee aspect aspecto representaa una una
diferencia sustancial respecto a los demás tipos de
clasificación en general, ya que mientras mejor
esté adiestrada una red los resultados serán más
confiables, por lo que la tendencia para futuras
investigaciones parece estar trazando su rumbo en
Figura 6. Mapa vectorial obtenido a partir del ingreso de coorde-
esta esta dirección. Esto no podrá ser significativo para nadas GPS pertenecientes al sistema de referencia SAD-69,
procesadas con IDRISI zonas de estudiudio pequeñas, s, pero a meedidida que
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aumenta el volumen de información y coberturas tes en la separación píxel a píxel el problema fue-
de superficie a clasificar los tiempos de proceso ron los ND similares para categorías distintas,
deben disminuir, por lo que esta alternativa repre- llegando incluso a ser un problema insoluble para
senta una óptima solución. la imagen SAR ERS-2, cuya clasificación fue la de
Por su parte, la imagen ERS-2 también realiza su menor aporte, aunque sí mostraba la expansión de
aporte a la investigación, aunque de manera más los últimos años en la zona Sur de la ciudad en
limitada, pues no debemos olvidar que el sensor tonos muy brillantes. En el caso de la red neuronal
activo trabaja con una banda del rango de las mi- aplicada durante el tratamiento digital a la imagen
croondas, por lo que no es posible obtener infor- LANDSAT- TM, puede significar un gran consu-
mación suministrada por el rango del infrarrojo mo de tiempo, no sólo el inherente al cálculo, sino
cercano para destacar las zonas de vegetación y también el empleado en encontrar el algoritmo más
agua. Además, la fecha de la imagen (Septiembre) apropiado y con la combinación de parámetros que
no era la más aconsejable para su posterior trata- consigan la definición correcta de capas ocultas,
miento, debido al viento primaveral predominante una buena tasa de aprendizaje, la topología de la
en la zona. En todo caso, ambas clasificaciones red, etc., parámetros que generarán óptimos resul-
realizadas con la imagen SAR arrojaron resultados tados en función de un correcto entrenamiento de
bastante similares, ya que en función de lo expli- la red.
cado anteriormente, en cuanto a su poder de dis- Por su parte, el sensor HRV ofrece una mejor
criminación de clases en zonas de excesiva densi- resolución espacial que el sensor TM con un tama-
dad vegetacional, la separación de categorías mos- ño de pixel que favorece la interpretación en las
tró una falta de confiabilidad demostrada en las funciones y clases posibles de apreciar en la ima-
tablas de separabilidad, problema que también fue gen. Esto se ve favorecido por la resolución espec-
recurrente al trabajar con algoritmos de clasifica- tral con que cuenta, ya que si lo comparamos con
ción no supervisada; estando la principal diferencia la imagen ERS-2 esta tiene una mayor resolución
en una mejor separación de clases al usar un algo- espacial, pero al contar con una sola banda no
ritmo de clasificación no supervisada, pero que al entrega una mejor separación de clases o tipos de
momento de unir especies arbustivas con matorral ocupación. Además, si consideramos el formato
y cultivo, se pierde información al momento de pancromático de HRV contamos con un píxel de
aplicar el filtro modal para eliminar el ruido de la 10x10 m, recomendable para escalas 1:25.000.
imagen (Dekker, 1998). Estas imágenes, XS y P, pueden combinarse entre
Cabe destacar que en ambas imágenes la clasifi- sí, mejorando las resoluciones espacial y espectral.
cación no supervisada adquirió una relevancia Conviene recordar el aporte de cada sensor en el
digna de mencionar, ya que el algoritmo K-Means proceso de identificación y discriminación de
o de máxima probabilidad fue lo suficientemente elementos y coberturas, existiendo ventaja por
eficiente para lograr una discriminación de catego- parte de los sensores TM y HRV para la separa-
rías por su trabajo de comparación píxel a píxel, ción entre vegetación, agua y construcción; una
labor que en una clasificación supervisada es más buena separación entre el suelo urbano y no urbano
problemática, ya que aunque los de grupos o blo- en la imagen ERS-2; y predominancia por parte de
ques de píxeles (campos de entrenamiento) son la ortofoto en identificación interior de la ocupa-
definidos por el intérprete, la separación entre ción urbana.
clases será siempre un promedio de los píxeles El aporte de los distintos sensores utilizados
considerados para cada clase. constituye un conjunto de potencialidades que
individualmente no tendrían el mismo peso que en
su aplicación integrada, siendo recomendada en la CONCLUSIONES
más diversa gama de proyectos relacionados tanto
Cada uno de los sensores utilizados en este tra- con el ámbito urbano como rural.
bajo posee sus propias ventajas. Como es bien El trabajo conjunto con otras tecnologías puede
sabido, la cobertura y escala (1:20.000) de las solucionar el problema de actualizar cambios re-
imágenes con base fotográfica como el mosaico y cientes con medidas directas de campo, que inclu-
la ortofoto resultan ideales para estudios del medio so abaratan los costos de operación, como fue el
urbano con tratamiento visual, pero debido a la caso del levantamiento con GPS realizado en la
falta de resolución espectral no permiten realizar zona de estudio, y su posterior integración con
una óptima separación de los elementos urbanos, IDRISI, ambos unidos respaldan la teoría del uso
especialmente al interior de la ciudad aunque la de “tecnologías asociadas”. En caso de requerir
escala es un factor muy favorable. una corrección geométrica más confiable, lo mis-
El problema de separación de clases en la ima- mo que una pronta actualización cartográfica,
gen digital LANDSAT-TM se debió no sólo al resulta recomendable el uso de sistemas GPS. Las
tamaño del píxel sino también a respuestas espec- precisiones y métodos de medición de estos equi-
trales similares en algunas zonas de la imagen, pos garantizan un trabajo que siempre estará bajo
situación que fue constatada en la clasificación no las precisiones de resolución espacial entregadas
supervisada, si bien los algoritmos fueron eficien-
8 de 9 Nº 15 – Junio 2001 Estudio del crecimiento urbano de la ciudad de Valdivia (Chile) a través del uso integrado de imágenes de satélite, SIG
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