Nuevas tecnologías en la investigación del medio ambiente TEMA 3

Transcripción

1 Nuevas tecnologías en la investigación del medio ambiente TEMA 3

2 Guión tema 1. Introducción 2. Teledetección 3. Sistemas globales de navegación por satélite. GPS 4. Sistemas de información geográfica (SIG) 5. Simulación ambiental

3 Introducción En las últimas décadas se han desarrollado instrumentos técnicos que aportan información ambiental Permiten valorar el alcance de problemas ambientales De esta forma favorecen la toma de decisiones

4 Teledetección Conjunto de técnicas que permiten la obtención y tratamiento de imágenes de la superficie terrestre para su posterior interpretación. Obtienen información a distancia de los objetos, sin que exista contacto material Las imágenes obtenidas pueden ser analógicas o digitales (integradas por pixeles)

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6 Teledetección La detección remota se produce a través de sensores, bien situados en aviones o en satélites Dos técnicas fundamentales: Fotointerpretación Teledetección espacial Ambas técnicas presentan similares componentes, sólo se diferencian en el soporte del sensor (avión o satélite)

7 Componentes - Sensor - Flujo de energía detectado por sensor - Centro de recepción - Sistema de distribución Teledetección

8 Teledetección Fotointerpretación. Fotografía aérea A diferencia de la teledetección espacial, en este caso el sensor es una cámara fotográfica de alta resolución ubicada a baja altura (sobre avión generalmente) Se consigue una mayor escala que en teledetección espacial Pueden ser imágenes en blanco y negro o en color, oblicuas (inclinadas) o verticales Pares estereoscópicos; superposición parcial de fotografías aéreas para facilitar visión tridimensional (Ver libro, pág. 47) Ortofoto; fotografía área corregida, con deformaciones eliminadas y con todos los elementos a la misma escala Para medo ambiente; habitual interpretación de fotografía aérea vertical y/o ortofotos

9 Teledetección Fotointerpretación. Fotografía aérea En Vuelo

10 Teledetección Fotointerpretación. Fotografía aérea En Vuelo

11 Teledetección espacial Sensor; satélite artificial Teledetección Elementos (PÁG. 48, ESQUEMA) 1. Sensor que capta radiaciones electromagnéticas de la superficie terrestre. Si las radiaciones son consecuencia de las radiaciones emitidas por el satélite se trata de un sensor activo 2. El sensor envía señal codificada en forma digital a un sistema receptor en superficie terrestre 3. Sistema receptor (p.ej. Antena terestre). Recibe señal y la envía a centro de procesamiento 4. Se procesa la señal, con tratamiento de la imagen y transformación de la misma 5. Se distribuye la información en imágenes digitalizas o soporte papel

12 Teledetección espacial Tipos de satélites Teledetección De órbita baja ( km de altura). Generalmente de órbita móvil (satélites en movimiento, permiten cubrir la superficie terrestre en su totalidad). Obtención de información geográfica y ambiental en detalle. Ej; Landsat (EEUU), Envisat (UE) De órbita alta (hasta km de altitud). De posición fija (posición fija), útiles para aplicaciones meteorológicas. Ej; Meteosat (Agencia Espacial Europea)

13 Teledetección

14 EJERCICIO. PAG. 49, ACTV. 6 Teledetección Busca una ventaja que caracterice al sistema satelital de órbita geoestacionaria y otra para el de órbita móvil sobre la superficie terrestre. Relaciona ambas ventajas con los usos posibles de estos satélites

15 Teledetección Tipo de radiación captada por sensor Espectro de luz visible Espectro de tipo u.v. Banda poco interesante pues la mayoría de radiaciones u.v. se absorben en la atmósfera ay no llegan a la superficie terrestre Espectro infrarrojo. Útil para detectar la presencia de seres vivos y otras fuentes de calor

16 Teledetección PÁG. 51, ACTV. 12. Queremos estudiar las características de un gran incendio forestal y disponemos de imágenes satelitales del momento en el que se produjo. Con qué tipo de banda de radiación nos interesará especialmente contar: ultravioleta, visible-azul, visible-verde, visible-rojo o infrarrojo? Por qué?

17 Teledetección Características de imágenes obtenidas en teledetección. Píxel; unidad mínima de información en la que se divide una imagen digital (cada una de las celdillas cuadradas) Resolución espacial de un sensor; unidad mínima de un territorio detectada por un sensor. Corresponde a 1 pixel. Representa el área menor que puede distinguirse en el entorno. Ejemplo; resolución Landsat 30 x 30 m. Depende de la calidad del sensor y de la distancia a superficie terrestre

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19 Teledetección Imágenes obtenidas en teledetección Resolución radiométrica; capacidad para discriminar las variaciones de intensidad. Se mide por el número de tonos de gris que posee una imagen (unidades; bit por pixel) Ej. resolución de 6 bits por pixel > 2 6 =64 niveles gris en la imagen)

20 Teledetección Imágenes obtenidas en teledetección Resolución radiométrica; capacidad para discriminar las variaciones de intensidad. Se mide por el número de tonos de gris que posee una imagen. Ej. resolución de 6 bits por pixel > 26=64 niveles gris en la imagen)

21 Teledetección Imágenes obtenidas en teledetección Resolución temporal; frecuencia de paso del satélite por un mismo punto (frecuencia con la que se actualizan los datos)

22 Teledetección Imágenes obtenidas en teledetección Resolución espectral; espectro de longitudes de onda en las que puede medir un sensor

23 Teledetección Imágenes obtenidas en teledetección. Imágenes en color Color natural o RGB 321 Valores obtenidos en tres imágenes en gris (3 bandas), se convierten en bandas de color rojo, verde y azul Pixel obtenido de la banda 3; rojo Pixel banda 2; verde Pixel banda 1; azul Cada pixel resultante tiene un color que depende de la combinación de los tres anteriores

24 Teledetección Imágenes obtenidas en teledetección. Imágenes en color Falso color. Los colores que se ven realmente corresponden a otras longitudes o bandas de radiación medida Ejemplo; RGB 432

25 Teledetección Imágenes obtenidas en teledetección. Imágenes en color Falso color. Ejemplo; RGB 432

26 Aplicaciones Teledetección Meteorológicas. Se requiere baja resolución espacial y alta resolución temporal

27 Aplicaciones Teledetección Ambientales. Resolución espacial media-alta y baja resolución temporal (salvo para seguimiento de incendios, que se requiere resolución espacial media y resol temporal media)

28 Aplicaciones Teledetección Ordenación del territorio (construcción, usos del suelo); muy alta resolución espacial. P.ej resolución 1 m (Quickbird, Ikonos)

29 Elegir la resolución espacial adecuada QuickBird (0.61 metros), Ikonos (1 metro), Spot (10 metros), Aster (15 metros), Landsat TM (30 metros) ACTV. 9, PAG. 51. Un centro de análisis ambiental tiene que realizar un trabajo sobre la ubicación de las grandes masas de bosque de tipo taiga en Siberia. Puede elegir entre imágenes satélite con una resolución espacial de 30 metros y otras con una resolución de 300 metros. Cuál elegiría y por qué?

30 SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO POR SATÉLITE

31 Sistema de posicionamiento y localización por satélite Requiere conjunto de satélites de órbita constante Satélites emiten señales captadas por receptores en la Tierra Permite conocer la ubicación (altitud, latitud y longitud) con precisión, a partir de un mínimo de 3 satélites (para triangulación) GPS (Sistema de posicionamiento global). Único sistema global de posicionamiento operativo al 100%. Consta de satélites UE; en marcha proyecto Galileo (sistema de posicionamiento con 30 satélites). No operativo de momento

32 SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG Ó GIS)

33 Sistemas de Información Geográfica Sistema de integración de información georreferenciada (información con referencia espacial, datos con su ubicación). Habitualmente datos tienen información espacial obtenida mediante GPS (p.ej. Coordenadas X e Y) También suele emplear imágenes procedentes de técnicas de teledetección (p.ej. Ortofotos) Integra la información en forma de capas temáticas que pueden superponerse (así se representan los datos) Se basa en sistemas informáticos (hardware y software). Ejemplo software; Arcview, ArcGIS (ESRI)

34 Sistemas de Información Geográfica

35 Sistemas de Información Geográfica La información que se incluye en un SIG puede ser de dos tipos; Raster. Información espacial en forma de celdas o retículas, a modo de píxeles Vectorial. Información en forma de líneas, puntos o polígonos Las capas de información que se superponen, ya sean de datos vectoriales o raster, pueden corresponder a variables como topografía, hidrografía, usos del suelo, vegetación actual, vegetación potencial, etc.

36 Sistemas de Información Geográfica

37 Sistemas de Información Geográfica Cómo se representan los datos en un SIG? Mediante superposición de capas temáticas (por ejemplo, de información ambiental como espacios protegidos, vegetación, etc.) Cartografía WMS Banco de Datos de Biodiversidad

38 Sistemas de Información Geográfica Cómo se representan los datos en un SIG? Mediante superposición de capas temáticas INSERTAR IMÁGENES ARCVIEW-ARCGIS

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42 Sistemas de Información Geográfica Principales aplicaciones SIG en medio ambiente (IMPORTANTE) Elaborar cartografía temática (mapas de vegetación, usos del suelo, mapas de riesgo) Ordenación territorial Evaluación de impacto ambiental Gestión de espacios naturales Control y vigilancia sobre masas forestales Etc.

43 Sistemas de Información Geográfica Dónde obtener datos ambientales (bases de datos ambientales) Corine. (UE) Red EIONET (UE) Banco de Datos de la Naturaleza (Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente) BDN Confederaciones hidrográficas Administraciones autonómicas Instituto Geográfico Nacional Instituto Geológico y Minero de España Etc.

44 PAG. 53 SIMULACIÓN AMBIENTAL

45 Simulación ambiental PAG. 53 LIBRO Se emplean modelos de representación de la realidad Se parte de escenarios y se obtienen simulaciones Ejemplos World-1, World-2. World-3 Modelos depredador presa Lotka-Volterra Modelos del IPPC

46 Simulación ambiental Modelos de simulación terrestre; World -1, World-2, World-3, diseñados por Forrester (pág. 19) Estos modelos consideran cinco subsistemas; población, recursos naturales, producción industrial, producción de alimentos y contaminación

47 Simulación ambiental World3 PAG. 53 LIBRO World-1, World-2. World-3 Escenario que parte de abundantes recursos

48 Simulación ambiental PAG. 53 LIBRO Modelos depredador presa Lotka-Volterra Bucle negativo (CORREGIR LIBRO)

49 Simulación ambiental PAG. 53 LIBRO Modelos IPPC sobre cambio climático