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Las nuevas tecnologías en la investigación del medio
ambiente
Introducción: los avances tecnológicos
Avances tecnológicos
Mayor explotación de recursos naturales
Generación de impactos ambientales
Ayuda para detectar y prevenir problemas
ambientales
El ORDENADOR: una herramienta fundamental actualmente
Usos informáticos: persona - ordenador
Usos telemáticos: comunicación a distancia
INTERNET: mejora en las comunicaciones
Sistemas informáticos y simulación medioambiental
• Club de Roma:• 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 al MIT modelo World-2• Después modelo perfeccionado World-3
WORLD-2 Jay Forrester
Población
Recursos naturales no renovables
Alimentos producidos
Capital invertido
Contaminación
Alimentos/personas+
TN
+
Nacimientos++
++
+
++
Tasa de consumo-
Producción industrial
+
+
+-
+
+
Tierras de cultivo +
+TMDefunciones
-+ -
+
-
+
+-
World-2• Son cinco las variables valores iniciales: los datos reales
correspondientes al año 1900• Bucles de realimentación positivos:
• Alimentos producidos alimentos/personas TN Nacimientos Población Capital invertido tasa de consumo Reservas de recursos no renovables producción industrial Contaminación alimentos producidos
• Alimentos producidos alimentos/personas TN Nacimientos Población Capital invertido tierras de cultivo alimentos producidos
• Contaminación TM Defunciones población Capital invertido Tasa de consumo reservas de recursos no renovables Producción industrial contaminación
• Bucle de realimentación negativo:• Alimentos/personas TN Nacimientos Población
alimentos/personas
World-2Se analizó el comportamiento
del modelo desde 1900 hasta 2100
Los límites del crecimiento, 1972
No podemos mantener
indefinidamente nuestro actual
ritmo de crecimiento
Para la estabilización
del sistemaTN
50%Consumo
de recursos
75%
Alimen-tos
produ-cidos
25%
Conta-minación
50%
Inversión de
capital
40%
World-3: Meadows y otros discípulos de Forrester
Distintos escenarios, en función de las diferentes decisiones políticas respecto a la tasa de
consumo de recursos naturales
Los recursos son ilimitados y crecen de forma exponencial
La población crece de igual manera
Sistema económico tradicional: explotación incontrolada de recursos naturales
Mejoras tecnológicas para aumentar la cantidad de recursos disponibles
Crecimiento continuo o ilimitado
World-3
Aproximación al equilibrio
Los recursos son limitados
Su cantidad determina la capacidad de carga población constante
Sobrepasamiento y oscilación
La población crece y sobrepasa la capacidad de carga
El tamaño de la población sufre oscilaciones
Equilibrio dinámico en función de los recursos se regeneran con rapidez
World-3
Sobrepasamiento y colapso
La población sobrepasa el límite de carga
Los recursos no son renovables
Derrumbamiento y colapso de la población
Propio de economías basadas en el consumo de combustibles fósiles
Más allá de los límites del crecimiento, 1991
Primera conclusión
Si se continúa con el actual crecimiento, la industrialización, la contaminación,
la producción de alimentos y el consumo de recursos, los límites del planeta se alcanzarán
en los próximos cien años
Seguir como hasta ahora:Agotamiento de recursos
Colapso económico y de población
Duplicación de los recursos disponibles:
Colapso de forma más brusca
Primera conclusión
La modificación de todas las variables puede llevar a la estabilización del sistema:
Tecnologías que propicien la duplicación de recursos y alimentos y, a su vez, aumenten la eficiencia en el uso de recursos,
la disminución de la erosión y de la contaminaciónLas variables se estabilizan a partir del 2030
“Desarrollo sostenible”
Más conclusiones
Segunda conclusión:Es posible modificar las tendencias de crecimiento y establecer unas normas de estabilidad ecológica
y económica, que pueden ser mantenidas en el futuro
Tercera conclusión:Cuanto antes se empiece a trabajar a favor de esta última alternativa,
más posibilidades de éxito
Críticas:
Se culpa al incremento de la población y no al consumo de recursos por persona
Más contaminantes los países del norte
Es sólo un modelo
Utilidades:
Alarma sobre enfoque global de problemas ambientales graves
Modelos pioneros
Muchos otros modelos posteriores sobre distintos temas
Sistemas de teledetecciónTELEDETECCIÓN:
técnica que permite la observación a distancia y la obtención de imágenes
de la superficie terrestre desde sensores instalados en aviones
o en satélites artificiales
Permite obtener datos de un territorio de forma rápida, exacta y fiable
Se pueden obtener muchas imágenes y de áreas inaccesiblesPermite la observación periódica, detección de variaciones entre dos pasadas y establecimiento de comparaciones
Avance y retroceso de hielos y desiertos
Cambio climático
Agujero de ozono
Fenómeno de El Niño
Usos y deterioro del suelo
Daños a cultivos por plagas o granizos
Predicciones de cosechas
Todo tipo de riesgos
Todo tipo de impactos
Radiaciones electromagnéticas empleadas en teledetección
Sensores empleados Visible Infrarrojo Microondas
Instalados en aviones y satélites
Región central o zona visible del espectro
El ojo humano distingue 3 bandas o colores primarios:Rojo (R), verde (G) y azul (B)
Imágenes tomadas por cada una de las siete del satélite LANDSAT-TM, durante un incendio en el parque
de Yellowstone el 8 de septiembre de 1988
Región del infrarrojo
IRPInfrarrojo próximo
IRMInfrarrojo medio
IRTInfrarrojo lejano
o térmico
Útil para detectar masas
vegetales
Emiten los medios húmedos
Percibe la humedad,p.e. nubes
Detecta el calor emitido por la tierraDetectan variaciones
de temperaturaDetectan seres vivos
y otras fuentes de calor
Región de microondas
Utilizadas por los sensores de radarRealizan imágenes de la superficie terrestre
en circunstancias especiales, que impedirían su captación
a través de otras ondas del espectro, ejemplos:
Territorios cubiertos de nubes (zonas ecuatoriales)Imágenes nocturnas
Características de la imágenes digitales obtenidas mediante teledetección
Imágenes divididas en Recuadros o celdillas
de diferentes tonos de gris
PÍXEL: superficie mínima detectada sobre
el terreno y que se
corresponde con el recuadro
o celdilla: unidad mínima de información
en la que sedivide una imagen
Se expresa mediante un valor numérico que se corresponde con un tono de gris
Se diferencian entre sí por la
intensidad con que se recibe la señal
Cuanto más intensa sea la señal, más claro será el gris del pixel
Resolución de un sensorRESOLUCIÓN:
Mide la capacidad de un sensor para discriminar detalles
RESOLUCIÓN ESPACIAL:
Se refiere al tamaño del
pixelRepresenta el
área menor que puede
distinguirse de su entorno
RESOLUCIÓN TEMPORAL:Tiempo que transcurre desde
que un sensor toma una imagen hasta que toma otra de
la misma zona
RESOLUCIÓN RADIOMÉTRICA:Capacidad para discriminar las variaciones de intensidad de
radiación emitida por los objetos
Se mide por la cantidad total de niveles o tonos de diferentes gris que posee una imagen
RESOLUCIÓN ESPECTRAL:
La mayoría de satélites poseen
sensores que operan más de una banda del
espectro:MultibandaAumenta a
medida que lo hace el nº de bandas en las que opera el
sensor
Obtención de imágenes en color
Procesado digital a través de ordenador
Una imagen en color resulta de la combinación de
imágenes tomadas en 3 bandas espectrales
En función de las bandas que elijamos,
podemos obtener imágenes en color natural
o en falso color
Color natural o RGB = 321A cada pixel de esta imagen se le
otorga el color rojo.Su intensidad está determinada por el
tono de gris que posea
A cada pixel de esta imagen se le otorga el color verde.
Su intensidad está determinada por el tono de gris que posea
A cada pixel de esta imagen se le otorga el color azul
Su intensidad está determinada por el tono de gris que posea
RGB = 321
Cada pixel de esta imagen tendrá un color resultante de la combinación de los tres colores
anterioresQueda definido por tres dígitos
( de 0 a 255)
Los colores vienen de la adición de los
tres colores primarios
El total de colores diferentes que
puede tener una imagen es de 2563
Imágenes en falso color RGB = 432
Los primeros sensores sólo trabajaban con estas bandas siguen siendo las más empleadas
Imágenes que realzan los detalles:
detección de masas vegetales: cuanto más intenso es el rojo, más vigorosas
Detección de recursos mineros
zonas ocupadas por agua (en negro)
Espacios urbanizados: en gris azulado
Interpretación de los elementos de una imagen por su color tabla
3.3.
Útil para detectar masas vegetales
Imágenes en falso color
RGB = 754Útiles para discriminar zonas quemadas
RGB = 742Se distinguen bien zonas urbanizadas y cultivosEs decir: las huellas de las actividades humanas
RGB = 743Para evaluar zonas encharcadas, detectar cultivos de regadío, etc
Órbitas de los satélites de teledetección
Tipos de órbitas
Órbita geoestacionaria Órbita polar
Movimiento del satélitesincronizado con el de rotación de la tierra
Siempre observan la misma zona
A gran altitud abarcan áreas muy amplias
Gran resolución temporal Observación de fenómenos
globales
Órbita circular Órbita perpendicular
al plano del Ecuador Móviles observan diferentes
áreas de la superficie terrestre A menor altitud área barrida
en cada imagen mucho menor Se aprecian mejor los detalles Mejor resolución espacial
Sensores de barrido multiespectral
Es el mecanismo de teledetección más habitualLlevado a cabo por unos sensores que actúan como escáneres realizando un rastreo minucioso y sucesivo de cada parcela de terrenoRecogen las radiaciones visibles e infrarrojas reflejadas por el sueloLANDSAT, TERRA, AQUA poseen sensores de barrido que rastrean conjuntamente todo el planetaENVISAT, de la Agencia Espacial Europea, barre minuciosamente el planetaEl tiempo de permanencia es de 6-7 años en el espacio.
Satélites
LANDSAT
Zaragoza
TERRA
Sensores de microondas
SENSORES DE
MICROONDAS SENSORES DE MICROONDAS
PASIVOS
SENSORES DE MICROONDAS
ACTIVOS
RADIÓMETROS MICROONDAS
La emisión de microondasse incrementa al disminuirla temperatura de los cuerpos
Movimientos de icebergs, extensión y variación de hielos polares
EL RADAR Emiten microondas y recogen y valoran
su señal de retorno y el tiempo que tarda en volver al sensor
Imágenes con más resolución
Sensores de microondas
Imágenes estereoscópicas
Se realizan dos tomas del mismo territorio en dos pasadas distintas con distinto ángulo
de incidencia
Radarmetría
Aprovechar las ventajas de los altímetros que poseen los sensores radar para la representación topográfica del terreno
Imagen con secuencia de bandas coloreadas a intervalos regulares de altitud
Se generan MODELOS DIGITALES DE ELEVACIONES O DEM
Sensores de microondas
Imágenes anaglíficas
ANAGLIFO es la superposición de imágenes, una en rojo, otra en azul, que al ser miradas con lentes especiales producen una sensación de relieve
Las imágenes se toman de forma similar a las estereoscópicas
Una de las imágenes obtenidas se colorea de azul, la otra en rojo
Se superponen y se contemplan con unas gafas con cristales de dos colores: rojo el izquierdo, azul el derecho
Interferometría
Se toman con sensores de radar imágenes del mismo lugar en dos pasadas en días diferentes
Se registran variaciones en la topografía
En secuencias marcadas mediante una serie de bandas coloreadas a intervalos de altitud regulares
Sensores LÍDAR
El sensor emite un pulso de láser, en visible o en infrarrojos, que choca contra el polvo atmosférico o los contaminantes, y regresa al sensorSe emplea para detectar la contaminación del airePueden instalarse en furgonetas que recorren una ciudad.Con los datos obtenidos se construye un mapa tridimensional de la concentración de los contaminantes y se puede deducir sus focos de emisión
El GPS: Global Positioning System
Pequeños aparatos que captan las señales emitidas por unos satélites especialmente diseñados para elloHay 28 satélites GPS a 20.200 km de altitudCada aparato recibe señales de al menos tres satélitesNos permite conocer datos sobre la latitud y la longitud de cualquier punto geográfico, con +/- 1 m de precisión.Nos permiten determinar la velocidad y la dirección con que nos movemosÚtiles en navegación, rescate de personas, coordinación de la extinción de incendios, realización de mapas, localización de bosques, recursos, hábitats, …Se pueden instalar en animales en peligro de extinciónNos permiten localizar mareas negras.
Sistemas telemáticos apoyados en la teledetección
Un sistema telemático se basa en la interconexión entre múltiples ordenadores mediante una red de comunicaciones de intercambio de mensajes para la realización de una tarea comúnLos datos se toman a través de sensores o GPSLa información se digitaliza y se procesa a través de ordenadorDespués se puede transmitir mediante cables o satélites
Los SIG: Sistema de información geográfica
Es un programa de ordenador que contiene un conjunto de datos espaciales de la misma porción de un territorio organizados de forma geográfica Los datos se representan en capas superpuestas Los datos proceden de fotografías tomadas por teledetección o de
mapas de todo tipo Los SIG están destinados a almacenar, representar gráficamente,
manipular y gestionar una información sobre el territorio Esta información se guarda en formato digital y se puede visualizar
en el ordenador Debe ser actualizada con frecuencia Nos permiten realizar simulaciones para ver qué puede ocurrir en un
territorio si variamos algún parámetro de alguna de las capas. Muy utilizados: prevención de riesgos, ordenación territorial,…
Sistemas telemáticos de cooperación internacional
Uno de los más importantes es el basado en la información meteorológicaWMO, 1950 puso en marcha el sistema de VIGILANCIA METEOROLÓGICA MUNDIAL, 1968
Equipos de teledetección por satéliteEstaciones meteorológicas terrestres y marinasSistema de telecomunicaciones entre todas ellasLos datos son analizados, procesados y retransmitidos a los distintos CENTROS METEOROLÓGICOS NACIONALES
Los satélites meteorológicos tienen un sensor de barrido multiespectral que opera en las bandas visiblesPueden tomar imágenes en infrarrojos, por lo que pueden detectar la humedad atmosféricaDestacan: NOAA (EEUU), METEOSAT (Europa)
