Sistemas Informáticos y Simulación Medioambiental

Los modelos de simulación constituyen la principal aplicación de la informática a los estudios del medio ambiente.

• Club de Roma: Organización cuyo fin es examinar los problemas que preocupan a la humanidad y así poder aportar soluciones.

Modelos de Simulación

• World 2: Utiliza la dinámica de sistemas con 5 variables: población, recursos naturales, alimentos, contaminación y capital invertido. Al simular la evolución futura, se determinó que no podemos mantener ese ritmo de crecimiento (límite de crecimiento). Para estabilizarlo, habría que reducir todos los parámetros.
• World 3: La primera conclusión fue que la tendencia de crecimiento llegaría al declive subido el 100 años. La segunda conclusión fue modificar la tendencia de crecimiento e implantar normas de estabilidad ecológica y económica que llevan a una sostenibilidad. La tercera conclusión fue que cuanto antes se tomen esas medidas, más posibilidades de éxito.

Sistemas de Teledetección

La teledetección es la técnica que permite la observación a distancia y la obtención de imágenes de la superficie terrestre desde sensores instalados en satélites artificiales o en aviones.

Componentes de la Teledetección

• Sensor: Dispositivo que capta radiaciones (ej: cámara en aviones).
• Flujo de energía: Radiaciones captadas. Pueden ser:
  • Pasivos: Captan radiaciones solares o infrarrojas emitidas por los objetos.
  • Activos: Emiten radiaciones que luego captan.
• Centro de recepción: Recibe la información captada en forma de dígitos, la corrige y la transforma en imágenes.
• Sistema de distribución: Internet (acceso público).

Empleo de la Teledetección

En un principio, el único objetivo de la teledetección fue estratégico y militar. En 1960, comienza la teledetección meteorológica por satélite con el lanzamiento al espacio del TIROS. Más tarde, se ampliaron las aplicaciones con el envío al espacio del LANDSAT.

Radiaciones Electromagnéticas Empleadas en la Teledetección

Las ventanas atmosféricas se refieren a las zonas del espectro electromagnético que no han sido absorbidas por la atmósfera y que, por lo tanto, los sensores pueden utilizar.

• Zona visible (V): Percibimos tres bandas:
  • Azul (B)1
  • Verde (G)2
  • Rojo (R)3

  Tipos de imágenes:

  • Pancromática (blanco y negro).
  • RGB (se toman los colores por separado).
• Región del infrarrojo (IR):
  • Próximo (masas vegetales 4)
  • Medio (superficies húmedas 5, 7)
  • Lejano o térmico (calor emitido por las superficies 6).
• Microondas: Utilizadas por sensores radar emitidas por superficies frías, permitiendo cartografiar territorios con circunstancias especiales.

Imágenes Obtenidas Mediante Teledetección

Características de las Imágenes Digitales

• Píxel: Superficie mínima detectada sobre el terreno y que se corresponde con cada una de las unidades mínimas de información en las que se divide la imagen.

Resolución de un Sensor

• Resolución espacial: Tamaño del píxel que representa el área que puede distinguirse de su entorno.
• Resolución temporal: Frecuencia con la que se actualizan los datos en un sensor (LANDSAT-TM 16 días, METEOSAT 15 min).
• Resolución radiométrica: Capacidad para discriminar las variaciones de intensidad de la radiación emitida por el objeto. Se mide por la cantidad total de tonos de gris que tiene la imagen.
• Resolución espectral: Espectro de longitudes de onda o las diferentes bandas que puede medir (multibanda, cuando opera con varias bandas).

Obtención de Imágenes a Color

Se obtiene de la combinación de las 3 bandas espectrales. En los multibanda existen muchas combinaciones de 3 bandas. Aunque queda raro para el ojo, es útil para resaltar detalles.

• Color natural (RGB): A cada píxel le otorgamos el color rojo (banda 3), verde (banda 2) y azul (banda 1). El píxel de la imagen resultante tiene un color que depende de la combinación de las bandas (256 elevado a 3).
• Falso color:
  • 432: Como la imagen natural pero el color rojo (banda 4), verde (banda 3), azul (banda 2) – masas vegetales.
  • 754: Zonas vegetales.
  • 742: Zonas urbanas.
  • 743: Inundaciones.

Adquisición de Datos en Teledetección

Órbitas de los Satélites

• Geoestacionaria: Se mueven como la rotación de la Tierra, siempre observan la misma zona (36000 km de altitud). Como toman imágenes de zonas muy amplias, son útiles para observar fenómenos globales y dan solución temporal.
• Polar: Se mueven circularmente y perpendicular al plano del ecuador (800 y 1500 km). El área de barrido es menor, pero se aprecian más los detalles (mejor resolución espacial).

Sensor de Barrido Multiespectral

Es llevado a cabo por sensores pasivos que actúan como escáneres con el fin de recoger las radiaciones visibles e infrarrojas reflejadas por el suelo, captadas mediante un espejo. Posteriormente, al pasar a través de un prisma óptico, las radiaciones son separadas en distintas longitudes de onda enviadas hacia el sensor correspondiente.

Sensores Microondas

• Pasivos: Radiómetro microondas que capta las radiaciones microondas emitidas por la superficie. Es útil para determinar movimientos de icebergs y su cartografía.
• Activos: Radar que emite microondas, y recoge y valora su señal de retorno y el tiempo que tarda en volver. Realizan imágenes digitales en diferentes grises, pero se pueden colorear después. La imagen suele estar distorsionada, ya que depende de la cubierta terrestre.
  • Actúan sobre cualquier circunstancia.
  • Útil para distinguir la rugosidad del terreno.
  • Detecta movimientos de la superficie.
  • Fiable para comprobar el vigor de la vegetación.
  • Valora el alcance de las mareas negras.

  El tono de gris del píxel depende del ángulo.

  • Imagen estereoscópica: Hace dos tomas del mismo territorio en dos pasadas y con ángulo diferente.
  • Radarmetría: Aprovecha las ventajas de los altímetros para representar topográficamente el terreno. Constituida por una secuencia de bandas coloreadas con intervalos de altitud regulares (DEM).
  • Anaglifo: Superposición de imágenes, una en rojo y otra en azul, que al ser miradas con lentes especiales producen sensación de relieve.
  • Interferometría: Realización de dos imágenes distintas de un mismo lugar (hechas en días distintos) donde se registran variaciones en la topografía debido a movimientos.

Sensor LIDAR

El sensor emite un pulso láser en ondas visibles o en infrarrojos que choca contra los contaminantes o el polvo atmosférico, dispersándose y retornando de nuevo al sensor. La energía de retorno es recogida por un telescopio, transmitida a un fotodetector, grabada y almacenada en un ordenador. Se ha de elegir el pulso adecuado para detectar cada uno de los contaminantes y, con los datos obtenidos, se puede construir un mapa tridimensional de la concentración de los mismos y deducir sus focos de emisión.

Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS)

Son conjuntos de satélites artificiales lanzados al espacio con el objetivo de determinar las coordenadas geográficas. Resultan útiles para: el transporte por tierra, la navegación, el control de tráfico aéreo, etc. Cada GPS capta las señales de tres de los satélites y, por triangulación, nos permite conocer datos sobre la latitud y la longitud de cualquier punto geográfico donde nos encontremos, con una precisión de 1 metro cada 15 segundos.

Sistemas Telemáticos Apoyados en la Teledetección

• SIG: Es un programa de ordenador que contiene un conjunto de datos espaciales de la misma porción de un territorio organizados de forma geográfica.
• Google Earth: Contiene imágenes de toda la superficie terrestre tomadas desde satélites.
• GMES: SIG de la UE para la información sobre el estado del medio ambiente y sobre la seguridad ante los riesgos.
• Programa CORINE: De la UE, es un SIG basado en datos geográficos de vegetación, tierra, aire, agua y aspectos socioeconómicos a los que es posible acceder a través de Internet.