LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LA INVESTIGACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE

Presentación del tema: "LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LA INVESTIGACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE"— Transcripción de la presentación:

1 LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LA INVESTIGACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE

2 HERRAMIENTAS PARA EL CONOCIMIENTO DEL MEDIO AMBIENTE
SISTEMAS INFORMÁTICOS y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTAL SISTEMAS INFORMÁTICOS TELEDETECCIÓN SISTEMAS GLOBALES DE NAVEGACIÓN POR SATÉLITE SIG

3 Club de Roma SISTEMAS INFORMÁTICOS
Un centenar de personalidades crea el Club en 1968 Inician un proyecto de investigación sobre la Condición humana Examen del conjunto de problemas que preocupan actualmente a la Humanidad: Agotamiento de recursos, crecimiento de la población, la pobreza y la abundancia, la degradación medioambiental,… Se busca aportar soluciones dentro de un marco global El primer trabajo encargado  modelo World-2 Después modelo perfeccionado  modelo World-3

4 WORLD 2 Este modelo determina 5 elementos: población, recursos naturales (no renovables), alimentos producidos, contaminación y capital invertido. Conclusiones del modelo: Informe “Los límites del crecimiento” (1972) “No podemos mantener por un tiempo indefinido nuestro actual ritmo de crecimiento (población y economía)”.

5 WORLD 3 Este modelo intentó perfeccionar el modelo anterior. Simula diferentes escenarios en función de decisiones políticas respecto al consumo de recursos naturales. Diferentes trayectorias según el comportamiento de la población: CASO a. Se supone que los recursos son ilimitados y crecen de forma exponencial, por lo que la población puede crecer de la misma forma.

6 CASO b. Se supone que los recursos son limitados y su cantidad marca un límite en la capacidad de carga. CASO c. Se supone que los recursos son limitados y la población sigue creciendo hasta sobrepasar el límite de carga. El número de individuos sufre oscilaciones manteniéndose en equilibrio.

7 CASO d. El número de individuos sobrepasa el límite de carga marcado por la cantidad de recursos, sobreviniendo el derrumbamiento y colapso de la población. Esto podría suceder si nuestras economías continúan basándose en el consumo de combustibles fósiles.

8 Conclusiones del modelo:
Informe “Más allá de los límites del crecimiento”(1991) 1ª conclusión. “Si se continúa con la tendencia actual de crecimiento de la población mundial, la industrialización, la contaminación, la producción de alimentos y el consumo de recursos, los límites del planeta se alcanzarán dentro de los próximos cien años, tras lo cual sucederá un declive súbito e incontrolado” Resultado más probable. Se producirá un agotamiento de los recursos, tras el cual se llegaría a un colapso económico y de la población.

9 Las nuevas tecnologías pueden solucionar el problemas de los recursos duplicando su cantidad, pero, contrariamente a lo esperado , el colapso se producirá de una manera más brusca. Si además de emplear las nuevas tecnologías para duplicar los recursos se toman medidas para reducir, por ejemplo, la contaminación, las variables se estabilizan a partir de 2030 y el sistema puede mantenerse en el tiempo para las generaciones venideras (desarrollo sostenible).

10 2ª conclusión. “Es posible modificar las tendencias de crecimiento y establecer unas normas de estabilidad ecológica y económica, que pueden ser mantenidas por mucho tiempo de cara al futuro”. 3ª conclusión. “Si los pueblos de la Tierra se deciden por esta segunda alternativa y no por la primera, cuanto antes se empiece a trabajar a favor de ella mayores serán sus posibilidades de éxito”.

11 TELEDETECCIÓN La teledetección es una técnica que permite la adquisición de información sobre la superficie de la Tierra a distancia. COMPONENTES SENSOR (S) Instrumento situado en un avión o satélite que capta la radiación, codifica y transmite imágenes de la superficie terrestre. (+ 800 km). FLUJO DE ENERGÍA DETECTADA En función de la energía necesaria para el funcionamiento de los sensores se distinguen: Pasivos: utilizan un flujo de energía externo a ellos, o bien del sol, o bien de elementos situados sobre la superficie terrestre (relieve, vegetación, agua,…) que emiten algún tipo de energía. Activos: emiten un tipo de radiación y captan el reflejo producido por la superficie terrestre.

12 Sensor pasivo Sensor activo CENTRO DE RECEPCIÓN (D)
Lugar donde se procesa la información transmitida por el sensor. USUARIOS (F) Personas que interpretan y utilizan la información.

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14 EMPLEO DE LA TELEDETECCIÓN
Observación del avance y retroceso de los hielos o de los desiertos, el cambio climático, el agujero de ozono, el fenómeno de El Niño. Evaluación del deterioro del suelo y los daños de los cultivos debidos a plagas o granizado. Predicción sobre las cosechas, riesgos de sequía o de incendios. Detectar impactos de las explotaciones mineras o de las presas. Las mareas negras.

15 RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS EMPLEADAS EN TELEDETECCIÓN
Sensores empleados Visible Infrarrojo Microondas Instalados en aviones y satélites

16 REGIONES DEL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO SOLAR
Región central o zona visible (V) (0.4 µm – 0.7 µm) Las radiaciones captadas por nuestros ojos son las que corresponden a las tres bandas elementales o colores primarios: azul (0.4 µm – 0.5 µm) , verde (0.5 µm – 0.6 µm) y rojo (0.6 µm – 0.7 µm). Estas bandas son captadas por sensores empleados en fotografía. Región del Infrarrojo (IR) Infrarrojo próximo (IRP) o cercano al visible (0.7 µm -1.3 µm): detección masas vegetales. Infrarrojo medio (IRM) (1.3 µm – 8 µm): percibir humedad, detección de nubes y escapes radiactivos. Infrarrojo lejano (IRT) (8 µm – 14 µm): detección de variaciones de temperatura, estudios globales del clima, localizar bancos de pesca, incendios, presencia de seres vivos. Microondas (mayor a 20 µm): Cartografiar territorios cubiertos de nubes o tomar imágenes nocturnas.

17 FOTOGRAFÍA CONVENCIONAL
IMÁGENES OBTENIDAS POR TELEDETECCIÓN FOTOGRAFÍA CONVENCIONAL Se basa en un sistema de soporte químico que recoge la radiación del espectro visible que reflejan los objetos y la superficie del terreno. FOTOGRAFÍA DIGITAL Las imágenes digitales se dividen en pequeñas parcelas de diferentes tonos de gris, denominados píxeles. Un píxel es la superficie mínima detectada sobre el terreno y se corresponde con una de las celdillas de información en las que se divide una imagen. Se expresa mediante un valor numérico, expresado por una cifra (ej. 0 – 256), que se corresponde con el tono de gris concreto.

18 RESOLUCIÓN DE UN SENSOR
Es una medida de su capacidad para discriminar los detalles. TIPOS DE RESOLUCIÓN Resolución espacial: Tamaño del píxel y representa el área menor que puede distinguirse de su entorno. Ej. LANDSAT-TM 30 m x 30 m; SPOT 10 m x 10 m. Resolución temporal: Tiempo que transcurre desde que un sensor toma una imagen hasta que toma otra de la misma zona. Ej. 15 minutos METEOSAT, 16 días LANDSAT-TM. Resolución radiométrica: Capacidad para discriminar las variaciones de intensidad de la radiación emitida por los objetos y se mide por la cantidad de tonos diferentes de gris. Ej. Una imagen con 64 niveles de gris tiene una resolución radiométrica de 6 bits por píxel (26 = 64 niveles de gris). LANDSAT-TM opera con 256 niveles de gris. Su resolución es de 8 bits por píxel (28 = 256 niveles de gris). Resolución espectral: La mayoría de satélites poseen sensores que operan más de una banda del espectro. Ej. Sensores multibanda LANDSAT-MSS (4 bandas: 2 visibles + 2 IRP) LANDSAT-TM (7 bandas)

19 Banda 1 AZUL Banda 2 VERDE Banda 3 ROJO Banda 4 IRP Banda 5 IRM Banda 6 IRT Banda 7 IRM

20 ¿CÓMO SE OBTIENE LAS IMÁGENES EN COLOR?
Una imagen en color se obtiene al combinar imágenes tomadas en tres bandas espectrales. Color natural o RGB = 321 Las imágenes corresponden a las bandas 3, 2 y 1. A cada píxel de la imagen obtenida a través de la banda 3 le otorgamos el color rojo (R), cuya intensidad está determinada por el tono de gris. A cada píxel de la imagen obtenida a través de la banda 2 le otorgamos el color verde (G), cuya intensidad está determinada por el tono de gris. A cada píxel de la imagen obtenida a través de la banda 1 le otorgamos el color azul (B), cuya intensidad está determinada por el tono de gris. Imágenes en color falso Alguna de las tres imágenes no corresponde al espectro visible. RGB = 321 RGB = 742 RGB = 421

21 CLAVES DE INTERPRETACIÓN DE IMÁGENES EN FALSO COLOR RGB = 432
1 3 2 4 5 6 7 Vesubio Nápoles Aeropuerto Herculano Oplontis Golfo de Nápoles Solfatara (volcán extinguido)

22 POSIBLES IMÁGENES RGB = 754 Discriminar zonas quemadas
RGB = 742 Discriminar zonas urbanizadas y cultivos RGB = 743 Evaluar zonas encharcadas durante las inundaciones o detectar cultivos de regadío RGB = 432 Detectar masas vegetales, recursos mineros, zonas ocupadas por agua y espacios urbanizados

23 EJEMPLOS DE IMÁGENES Catástrofes Naturales: Terremotos, inundaciones, volcanes Erupción volcánica Fotografía en falso color El río Inn desbordándose (Baviera, Agosto 2005) Fuente: ESA Fotografía en falso color

24 Incendio forestal de Guadalajara. Julio 2005.
Incendios California, Octubre 2008 Fotografía en color verdadero Incendio forestal de Guadalajara. Julio 2005. Fuente: ESA /Laboratorio de Teledetección INIA Fotografía en falso color

25 RGB=754 infrarrojo medio y próximo
RGB=321: color real RGB=754 infrarrojo medio y próximo

26 Mareas negras Marea negra del Prestige (11/2002) Fuente: ESA/ESRIN Fotografía en blanco y negro Vertido del prestidge (11/2002), ENVISAT Fotografía en falso color

27 ¿cómo se toman imágenes en la teledetección con satélites?
ÓRBITAS DE LOS SATÉLITES ÓRBITA GEOESTACIONARIA Movimiento del satélite sincronizado con el de rotación de la tierra. Siempre observan la misma zona. Al estar a gran altitud (36000 km), las imágenes abarcan grandes áreas. Útiles para la observación de fenómenos globales.

28 ÓRBITA POLAR Describen un órbita circular. Perpendicular al plano del ecuador terrestre. Se sitúan a menos altitud (800 – 1500 km). Proporcionan mejor resolución de las imágenes.

29 TIPOS DE SENSORES SENSOR DE BARRIDO MULTIESPECTRAL Es el más habitual.
El sensor actúa como un escáner que rastrea de forma minuciosa y sucesiva cada parcela de terreno. Recoge las radiaciones visibles e infrarrojas reflejadas por el suelo. Ejemplos de satélites: LANDSAT, TERRA, AQUA. Tiempo de permanencia: 7 años.

30 SENSOR DE MICROONDAS Radiómetro microondas (sensor pasivo) Capta las radiaciones microondas emitidas en la superficie. La emisión de microondas se incrementa al disminuir la temperatura de los cuerpos. Por eso, se emplea para determinar el movimiento de los icebergs, extensión de los polos.

31 El radar (sensor activo)
Emite microondas y recoge y valora su señal de retorno y el tiempo que tarda en volver de nuevo al sensor. Se emplea para representar relieves, detectar movimiento de la superficie del agua (olas, corrientes marinas), de la superficie terrestre (fenómenos volcánicos, deslizamientos de laderas), alcance de mareas negras. Radar de apertura sintética (SAR) Superficies lisas: color oscuro Superficies rugosas y secas: color claro

32 Imagen estereoscópica
Se realizan dos tomas del mismo territorio, en dos pasadas y con distinto ángulo de incidencia. Se ve una imagen tridimensional.

33 Radarmetría Se aprovechan las ventajas de los altímetros que poseen los sensores de radar para representar la topografía de un terreno. Las imágenes están constituidas por una secuencia formada por una serie de bandas coloreadas a intervalos de altitud regulares. Imágenes anaglíficas Imágenes estereoscópicas generadas por una imagen roja y otra azul.

34 Sensores lídar (sensor activo)
El sensor emite un pulso de láser, en visible o infrarrojos, choca contra los contaminantes o el polvo atmosférico, dispersándose y retornando de nuevo al sensor. Se emplea para detectar contaminación del aire.

35 SISTEMAS GLOBALES DE NAVEGACIÓN POR SATÉLITE
Conjunto de satélites artificiales lanzados con el objetivo de determinar coordenadas geográficas de cualquier punto del planeta. UTILIDADES Transporte por tierra (coches, camiones) Navegación (barcos) Control tráfico aéreo Rescate de personas en desastres Coordinación del trabajo en extinción de incendios Realización de mapas Localización de animales, bosques, hábitats salvajes Tipos Sistema de Posicionamiento Global (GPS) GLONASS Galileo

36 G. P. S. (Global Positioning system)
Es un sistema de posicionamiento, diseñado por EEUU, basado en la captación por un receptor especial de las señales emitidas por una red de 27 satélites situados a km de altitud. Cada aparato GPS recibe señales de al menos 3 de los satélites y, por triangulación, nos permite conocer datos de latitud y longitud de cualquier punto geográfico con una precisión de +/- 1 m.

37 GLONASS Es un sistema de posicionamiento, diseñado por Rusia, formado por 24 satélites en tres órbitas de 8 satélites cada una, situados a km de altitud. Galileo Es un sistema global de navegación, diseñado por la Unión Europea, formado por 30 satélites en tres órbitas, situados a km de altitud.

38 SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG)
Es un conjunto de programas de ordenador que almacenan, gestionan, manipulan y representan bases de datos con información espacial que sirve para resolver problemas complejos relacionados con la gestión del terreno. Se estructura en capas o estratos

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