A lo largo del siglo XX, los avances

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1 El Tiempo La Geografía y las nuevas tecnologías Agustín Fernández Eguiarte y Raúl Aguirre Gómez Una de las ciencias más antiguas se sirve hoy de poderosos y sofisticados instrumentos para revelar un nuevo rostro de nuestro planeta y sus habitantes. A lo largo del siglo XX, los avances de la Geografía, así como de las diversas ciencias de la Tierra, han estado íntimamente ligados al desarrollo tecnológico de instrumentos para la medición y captura de datos terrestres, tales como distancias horizontales y verticales, temperatura, viento, contaminantes o lo que se refiere a la radiación solar que recibe nuestro planeta, por citar sólo algunos ejemplos. La mayor parte de estos instrumentos fueron diseñados para uso militar, estratégico y secreto por los países con gran poderío tecnológico, pero poco a poco se han ido comercializando para uso civil, si bien con menor detalle y alcance que las versiones originales. Mapas y cartas de gran precisión Entre las nuevas tecnologías que se desarrollaron en la década de los sesenta para el control de misiles y que hoy en día pueden aplicarse en estudios geográficos, se encuentran los distanciómetros electrónicos, los cuales se utilizan para elaborar mapas y cartas de alta precisión, tanto terrestres como marinas. En estos instrumentos se usan rayos láser, microondas o luz infrarroja para medir grandes distancias con márgenes de error de menos de un milímetro. Por otra parte, los Sistemas de Posicionamiento Global (GPS, por sus siglas en inglés) están formados por una red mundial de satélites de navegación que fueron puestos en órbita alrededor de la Tierra por los Estados Unidos durante los años setenta, para localizar aviones, barcos y submarinos de guerra. Los sistemas GPS permiten obtener, mediante un receptor del tamaño de un teléfono celular, la posición geográfica precisa (latitud, longitud y altura) en todo momento de cualquier objeto y en cualquier punto de los continentes o de los océanos. La fotografía aérea, que empezó a utilizarse durante la primera Guerra Mundial, y las técnicas para elaborar mapas a partir de ella, denominadas fotogrametría, generaron durante las primeras décadas del siglo XX cartas e información militar secreta. Actualmente las técnicas fotogramétricas se complementan con los GPS y los 58 Revista Propedéutico de Ciencias Naturales

2 distanciómetros electrónicos para la elaboración de cartas topográficas que describen con precisión la configuración de la superficie de la Tierra. La elaboración de mapas de la topografía submarina (mapas batimétricos), que describen la conformación del lecho oceánico y son fundamentales para la navegación de submarinos, sólo fue posible mediante la utilización de ecosondas y GPS instalados en embarcaciones. Las ecosondas se empezaron a usar desde 1925, pero fue durante la segunda Guerra Mundial cuando se realizaron los mayores adelantos tecnológicos. Las ecosondas son equipos de resonancia que emiten un sonido que viaja a lo largo de toda la columna de agua hasta alcanzar el fondo oceánico, donde rebota para regresar a su punto de emisión. Si se mide el tiempo de viaje del sonido y se conoce su velocidad en el agua donde se realiza el sondeo, es posible determinar la distancia o profundidad en ese punto. La Tierra desde satélites Entre 1972 y 1984, durante el periodo de la Guerra Fría, para espiar a los países del bloque socialista, la Agencia Nacional Aeronáutica y Espacial (NASA) de los Estados Unidos puso en órbita satélites artificiales alrededor de la Tierra y desarrolló los programas Landsat y Coastal Zone Color Scanner (CZCS), que sirven en la actualidad para estudiar aspectos de recursos naturales y ambientales de nuestro planeta y sus océanos. Fotografía de la superficie terrestre, vista desde el espacio. El Tiempo 59

3 Los satélites espaciales para el estudio de la Tierra llevan a bordo sensores capaces de distinguir la energía electromagnética de varios colores del espectro visible y algunas porciones de la radiación infrarroja, invisible para los ojos humanos, que emite el Sol y se refleja en la superficie continental y oceánica de la Tierra. A partir de los datos capturados por dichos sensores, es posible construir imágenes y mapas satelitales de cada una de las bandas o porciones espectrales observadas, los cuales revelan aspectos de la superficie terrestre como la variedad de cultivos, el estado de los bosques, las fallas sísmicas y los depósitos minerales potenciales, así como las concentraciones de clorofila en los océanos, las características de los arrecifes coralinos, el transporte de sedimentos suspendidos en el agua marina y la temperatura de la capa superficial del océano. Entre 1986 y 1995, otros países pusieron en órbita satélites para el estudio del planeta. Francia, por ejemplo, puso en órbita y comercializó desde 1986 imágenes del satélite SPOT con una resolución espacial (área mínima observada) de 10 metros, superior a la de la serie Landsat que es de 30 metros; es decir, en las imágenes SPOT se pueden observar detalles en la superficie terrestre menores a los 100 m 2. Existe una imagen famosa de la torre La Geografía, conocimiento integral La Geografía tiene por objeto la descripción y explicación de los fenómenos fisicos y humanos en la superficie de la Tierra; es la ciencia que trata sobre la organización que hace el ser humano del espacio terrestre, continental y marítimo. Para ello se sirve de diversas disciplinas que estudian las condiciones del medio ambiente natural como la geomorfología, la climatología, la biogeografía, la edafología y la oceanografía; además, requiere de la colaboración de la historia, la sociología, la economía y la demografía, entre otras áreas del conocimiento. Por ello, la Geografía sintetiza e integra el conocimiento alrededor del ser humano, generando una auténtica ecología humana. Así, desde la perspectiva de la Geografía, las ciencias sociales y las ciencias de la Tierra constituyen el estudio integral del hombre y su medio ambiente, cuyo objetivo es generar crecimiento económico, bienestar e igualdad social y conservar y proteger los recursos naturales. Los satélites que giran alrededor de los polos terrestres se denominan polares; y los que giran sobre el plano del Ecuador terrestre y a la misma velocidad que la rotación de la Tierra se llaman geoestacionarios. 60 Revista Propedéutico de Ciencias Naturales

4 Eiffel, en París, captada con este satélite. Los satélites militares secretos actuales alcanzan resoluciones muy superiores, aunque desconocidas para uso civil. Herramienta de valor incalculable La instrumentación científica moderna que utilizan las geociencias para el estudio de la Tierra captura en general datos espaciales digitales georeferenciados, es decir, con referencia a las coordenadas terrestres de latitud, longitud y altura. Sin embargo, actualmente la mayor parte de la información requerida se obtiene a través de sensores instalados en satélites. Los sistemas de percepción remota (PR), además de los sensores a bordo de satélites, pueden ser también ecosondas, fotografías aéreas y sistemas de videografía, entre otros. Durante las dos últimas décadas se han desarrollado y perfeccionado programas de cómputo denominados Sistemas de Información Geográfica (SIG), con los cuales es posible archivar, procesar, actualizar y desplegar en tablas, gráficas o mapas toda o parte de la información capturada por las geociencias. Imagen infrarroja compuesta de cuatro pasos del satélite NOAA- AVHRRR, corregida geográficamente y cartografiada en un mapa de Mercator. Laboratorio de SIG y PR. Instituto de Geografía de la UNAM. El Tiempo 61

5 Los SIG y los PR están estrechamente relacionados entre sí y, apoyados en poderosos sistemas de cómputo, constituyen herramientas cada día más importantes para el desarrollo de las ciencias de la Tierra y su interacción con diversas disciplinas; estas tecnologías de punta han ampliado y renovado la labor geográfica en todos sus campos. Manejar la información en un SIG es como dibujar mapas en papel transparente con diversos tipos de información de una misma área geográfica, y luego jugar con ellos haciendo diversos traslapes para visualizar y correlacionar fenómenos geográficos, tanto físicos como socioeconómicos. De esta forma, los SIG constituyen una poderosa herramienta en la investigación, la exploración, la explotación y la conservación de los recursos naturales, así como en el manejo y prevención de los desastres naturales. Este artículo fue publicado en la revista Cómo ves? Año 2 No.22, Revista de divulgación de la ciencia, UNAM, Cartografía científica de México Ejemplos de algunas aplicaciones de los sensores AVHRR y SeaWIFS en el estudio de los mares de México. México cuenta con una amplia tradición geográfica, ya que su enseñanza formal en nuestro país se remonta a la primera mitad del siglo XIX. Desde 1850 se estableció la Sociedad Mexicana de Geografía y Estadística y durante la segunda parte del mismo siglo y principios del XX, los ingenieros geógrafos mexicanos desarrollaron una amplia cartografía científica de México. En los últimos años, en el Laboratorio de Sistemas de Información Geográfica y Percepción Remota (LSlGyPR) del Instituto de Geografía de la UNAM, se ha avanzado sustancialmente en la instalación y puesta en marcha de varios sistemas de recepción en tiempo real y pre-procesamiento de imágenes satelitales. Estos sistemas se han diseñado principalmente para estudios oceanográficos, con los que se pretende apoyar las investigaciones que realizan diversas instituciones del país sobre los mares de México. Con los satélites actualmente en órbita, y cuya señal se recibe en el Laboratorio, se cuenta con información de muy alta resolución espacial y temporal de la totalidad de la Zona Económica Exclusiva de nuestro país y sus áreas oceánicas adyacentes. A partir de imágenes de otros satélites con tecnología de radar y con la información de bases de datos digitales (entre ellos los de Internet), es posible obtener la topografía precisa de la superficie del mar, el oleaje y el esfuerzo del viento. Desde enero de 1996 en el Laboratorio se han realizado avances en la generación de un acervo de imágenes del sensor AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) colocado a bordo de satélites de la serie NOAA. 62 Revista Propedéutico de Ciencias Naturales

6 Dichas imágenes se reciben en cinco bandas o porciones del espectro electromagnético: una en el verde, otra en el infrarrojo cercano, dos en el infrarrojo medio y una en el infrarrojo térmico; tienen una resolución espacial de 1.1 x 1.1 km y una resolución temporal de cada 17 horas aproximadamente. Su cobertura es de unos x 5 OOO km y son útiles en estudios de fenómenos dinámicos del océano y de climatología oceánica, así como en estudios meteorológicos, de cobertura vegetal continental a gran escala y en la detección de incendios forestales. Por otra parte, desde abril de 1998, en el Laboratorio se capturan, preprocesan y archivan, como única estación receptora autorizada hasta el momento en el país, imágenes del sensor SeaWiFS (Sea Viewing Wide Field of View Sensor) que viaja en satélites de la serie SeaStar. Este sensor detecta el color del océano y es el sucesor del Coastal Zone Color Scanner (CZCS) que estuvo activo cerca de 10 años. Los datos que proporciona permiten estimar y estudiar aspectos básicos para el desarrollo de la vida en el mar, tales como la distribución de pigmentos fitoplanctónicos, la abundancia de clorofila, la determinación del coeficiente de atenuación difusa en el mar y la estimación de la productividad primaria en el océano. SeaWiFS fue lanzado al espacio en septiembre de 1997, para una observación más detallada del color del océano, en más bandas espectrales que el instrumento que lo precedió. Temperatura superficial del mar. Instituto de Geografía, UNAM, Laboratorio de SIG y PR. Imagen NOAA-14, AVHRR. El Tiempo 63

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