LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS
EN LA INVESTIGACIÓN DEL MEDIO
AMBIENTE
Tecnologías en el estudio del medio
ambiente
1. Sistemas informáticos.
2. La teledetección.
3. Los sistemas de posicionamiento (GPS).
4. Los Sistemas de Información Geográfica
(SIG).
5. Los sistemas telemáticos de cooperación
internacional.
Sistemas informáticos en la simulación
medioambiental
El Club de Roma es una organización formada por
multitud de personalidades que a partir de 1968, puso
en marcha un proyecto sobre “La condición humana”,
en el que se analizarían las distintas situaciones a las
que se enfrenta la humanidad.
Encargaron
modelos
informáticos
sobre
el
World-2
Desarrollado por Jay Forrester, considera 5 variables:
población, recursos naturales (no renovables), alimentos
producidos, contaminación y capital invertido.
Conclusiones wordl-2
Al probar el modelo entre los años (1900-2100)
• No se puede mantener por tiempo indefinido nuestro de ritmo de crecimiento, ni de población ni económico.
• El modelo se estabilizaría si se redujeran: – 50% La tasa natalidad.
– 75 % la tasa de consumo de recursos naturales. – 25 % cantidad de alimentos producidos.
– 50 % tasa de contaminación.
Modelo World-3
• Desarrollado por D L. Meadows y D.H. Meadows
intentando mejorar el modelo anterior.
• Se simulan diferentes escenarios en función de distintas
decisiones políticas.
Conclusiones World-3
“Más allá de los límites del crecimiento” (1991):
• Si se continúa con la tendencia actual, los
límites del planeta se alcanzarán en 100 años.
• Se pueden modificar las tendencias de
crecimiento
y
alcanzar
la
estabilidad
económica y ecológica.
• Si se opta por estabilizar el sistema, cuanto
antes se tomen medidas, más posibilidades de
éxito habrá.
Críticas a los modelos world
• Son Maltusianos: “Los problemas son debidos al aumento de la población”.
• De este modo se perjudica a los países más poblados, frente a aquellos que más consumen por persona y más residuos generan por persona.
Modelos de simulación medioambiental
Tema Nombre del modelo
Modelos climáticos MCG (Modelos climáticos globales)
Incremento del efecto invernadero MIDAS/PRIMES
Evolución del agujero de la capa de ozono CTE/CA de AEMA (Agencia Europea del medio ambiente)
Lluvia ácida RAINS (Regional Acidificación Information and simulation)
Estrés hídrico AEMA CTE/ AC
WaterGAP
Erosión del suelo IMAGE-2
Pérdida de biodiversidad MIRABEL (Modelos de Revisión y Evaluación Integrada de la Biodiversidad)
GLOBIO (metodología global para el mapeo de actividades humanas sobre la biosfera)
Sistemas de teledetección
La teledetección es la
técnica
que
permite
observar y tomar datos
a
distancia,
de
la
superficie
terrestre,
desde
sensores
instalados en aviones o
satélites artificiales.
Componentes del sistema de
teledetección
• Sensor: Instrumento capaz de captar, codificar y transmitir las imágenes de la superficie terrestre.
• Flujo de energía detectada por los sensores
– Pasivos: Utilizan un flujo de energía externa a ellos.
• Del Sol
• De la emitida por los objetos de la superficie terrestre
– Activos: Emiten un tipo de radiación y captan el reflejo de la misma.
• Centro de recepción: La imagen llega codificada (números o dígitos) y es recogida por una antena o por un satélite de comunicación intermediario.
• Sistema de distribución: Aportan a los usuarios la información (suelen ser telemáticos).
Aplicaciones de la teledetección
Permite obtener imágenes de cualquier zona con la pericia y periodicidad necesaria para poder estudiar la evolución de un determinado parámetro.
•La evolución de los hielos y desiertos. •Cambio climático.
•Agujero de ozono. •El niño.
•Usos del suelo.
•Deterioro o daños en cultivos. •Predicciones sobre cosechas. •Riesgos, sequia, incendio… •Impactos por minas o presas •Mareas negras.
•Variaciones en los conos volcánicos. •Localización de fallas.
Radiaciones electromagnéticas en la
teledetección
La atmósfera filtra la radiación y sólo permite el paso (ventanas) de tres regiones del espectro:
– Región central-visible(λ = 0,4 -0,7μm).
Nuestro ojo sólo distingue tres colores B (azul), G (verde) y R (rojo).
– Región infrarroja (emite calor)
• IR próximo al visible (λ = 0,7 – 1,3μm) Masas vegetales.
• IR medio (λ =1,3 - 8μm) energía de los medios húmedos (bosques tropicales)
• IR lejano o térmico (λ = 8 -14μm) calor emitido por la Tierra después de ser calentada por el Sol (cambio climático)
– Microondas (λ = 1mm – 1m) En sensores de radar cuando hay circunstancias especiales: zonas nubladas o sin iluminación solar.
Imágenes obtenidas mediante
teledetección
Características:
Están divididas en cuadrados (pixeles) con diferentes tonos de gris, cuanto más intensa es la señal, más claro es el gris del pixel.
Pixel (picture element)
Es la superficie mínima detectada sobre el terreno, se corresponde con cada una de las celdillas de información en las que se divide la imagen.
Se expresa mediante un valor numérico indicado por una cifra que se corresponde con un tono de gris.
Resolución de un sensor
Medida de su capacidad para distinguir los detalles. Puede distinguirse:
1. Resolución espacial: Tamaño del pixel que representa el área menor que
puede distinguirse de su entorno. (30X30)
2. Resolución temporal: Frecuencia con la que se actualizan los datos de un
sensor: tiempo que transcurre desde que toma una imagen, hasta que toma la siguiente. (15 min METEOSAT).
3. Resolución radiométrica: Capacidad para distinguir las variaciones de
intensidad de la radiación emitida por los objetos y se mide por la cantidad total de niveles o tonos diferentes de gris de una imagen.
4. Resolución espectral: Distribución o espectro de longitudes de onda o
diferentes bandas en las que es capaz de medir. La mayoría operan en más de una banda del espectro electromagnético: son multibanda.
Resolución espacial
Resolución temporal
Resolución espectral
Obtención de imágenes en color
Resulta de la combinación de las imágenes tomadas en 3
bandas espectrales
Color natural o RGB = 3 2 1
Se toman las tres imágenes en griscorrespondientes a las bandas: 3,2 y1 y se les aplica el color:
• A los pixeles de la banda 3, se les da rojo (R), la intensidad viene determinada por el tono de gris que posee.
• A los píxeles de la banda 2, el color verde (G), según la intensidad del gris.
• A los píxeles de la banda 1, se le otorga el azul (B), según el tono de gris.
De este modo, el color resultante depende de la combinación de los tres anteriores y queda definido por 3 dígitos entre el 0 y el 255.
Obtención de imágenes en color
Imágenes en falso color: RGB = 4 3 2
Realza los detalles para la detección de masas vegetales y su vigor (mayor, cuanto más intenso el rojo), de los recursos mineros, zonas ocupadas por el agua (negro) y espacios urbanizados (gris azulado)
Obtención de imágenes en color
Falso color:
Órbitas de los satélites
• Órbita geoestacionaria:
El movimiento de los
satélites está sincronizado
con la rotación terrestre:
siempre
observan
la
misma zona.
– Abarcan áreas muy amplias (están a mucha altura).
– Tienen una gran resolución temporal.
– Útiles en fenómenos globales.
Órbita polar
Órbita polar:
Describen
una
órbita
circular,
perpendicular al plano
del ecuador terrestre.
– Son móviles: observan diferentes áreas.
– Las áreas de barrido son menores (están a menor altura)
– Tienen mejor resolución espacial (aprecian los detalles)
Sensores de barrido multiespectral
Sensores pasivos que rastrean el terreno y recogen radiaciones visibles e IR que refleja el suelo.
Un espejo las recibe y un primas las separa por longitudes de onda y las envía a diferentes sensores, que las codifican.
Sensores de microondas
Pasivos: Radiométricos microondas.
Captan las emisiones de la Tierra, difícilmente perceptibles. Especialmente útiles con nieve o hielo (aumenta la emisión al disminuir la temperatura). Estudio de evolución de hielos o icebergs.
Sensores de microondas activos
Radar
Emiten señales de microondas y recogen y valoran el tiempo de retorno.
La imagen suele estar muy distorsionada, porque las diferentes superficies dispersan de manera las microondas, en general: • cuanto mayor refleje la superficie, menor radiación volverá al
sensor (pixel resultante más oscuro). En superficies lisas, como el agua.
• En superficies secas y rugosas, más se dispersarán las ondas en todas direcciones, volviendo más de ellas al sensor (pixel más claro).
Los errores se minimizan pasando por el mismo área, varias veces con ángulos diferentes.
Sensores activos de microondas
Imágenes
estereoscópicas:
Se toman imágenes del
mismo territorio, en dos
pasadas sucesivas y con
distinto
ángulo
de
incidencia
(como
Sensores activos de microondas
Radarmetría:
Los sensores radar llevan altímetros: se colorean las bandas a intervalos regulares de altitud.
Imágenes anaglíficas
Anaglifo: Superposición de imágenes, una en rojo y otra en azul, que al ser miradas con lentes especiales, producen sensación de relieve.
Se toman dos imágenes (como en las estereoscópicas), una de ellas se colorea en azul y otra en rojo y se superponen.
Al verlas con unas gafas especiales, nuestro cerebro genera una imagen única y tridimensional.
Interferometría
Son dos tomas de días diferentes del mismo lugar que registran variaciones en la topografía.
Se marcan mediante bandas coloreadas situadas a intervalos de altitud regulares.
Sensores lidar
Emite un pulso, laser o
IR, que se dispersa con la
contaminación,
el
sensor
recibe la parte no dispersada.
Cada contaminante se
detecta
por
el
tiempo
transcurrido desde la emisión
hasta la recepción (cada
contaminante absorbe una
cantidad
de
energía
determinada)
GPS: Global Positioning System
• Son aparatos que informan de la latitud y longitud de
cualquier punto geográfico con una precisión de +/- 1m.
• Capta la señal de, al menos, 3 satélites y por
Utilidades del GPS
• Transporte por tierra. • Navegación.
• Control de tráfico aéreo. • Rescate de personas. • Extinción de incendios. • Realización de mapas. • Localización de animales.
Sistemas telemáticos de teledetección
Toman datos mediante
sensores o GPS y los
digitalizan.
Los datos se comunican
mediante una red de
ordenadores,
para
realizar
un
trabajo
común:
• SIG
• Cooperación
internacional.
SIG: Sistema Información Geográfica
• Programa de ordenador que contiene datos de un mismo territorio organizado de forma geográfica.
• Los datos se representan en capas superpuestas: hidrografía, pendiente, vegetación…
• La información se obtiene por fotografía, mapas, catastro…
• La información se distribuye dividiendo el espacio en teselas, determinadas por sus coordenadas geográficas.
