1. Introducción
2. Satélites meteorológicos y de
información ambiental
3. GPS. Sistema de
posicionamiento global. El sistema Galileo
4. Teledetección
4.1. Componentes de un sistema de
teledetección
4.2. Aplicaciones de la teledetección
4.3. Fotografías
aéreas
4.4. Imágenes por satélite
4.5. Radiometría
5. Programas informáticos de
simulación ambiental – WORD
6. Programas telemáticos de cooperación
internacional en la investigación ambiental
6.1. Sistemas de información
geográfica. SIG
6.2. El programa GLOBE
1. INTRODUCCIÓN
Entre las principales tecnologías
empleadas en los estudios del medio ambiente se encuentran los sistemas
informáticos de simulación ambiental, la teledetección, el GPS, los SIG y otros
sistemas telemáticos que están proporcionando una visión global del planeta al
permitir el manejo de cantidades ingentes de información y el desarrollo de
modelos predictivos que facilitan la toma de decisiones.
2. SATÉLITES METEOROLÓGICOS Y DE INFORMACIÓN AMBIENTAL
Satélites meteorológicos. Envían información sobre las condiciones
atmosféricas y son una herramienta fundamental para la predicción del tiempo.
-
Son geoestacionarios,
es decir, su movimiento está sincronizado con el de rotación de la Tierra , por lo que parecen
inmóviles y siempre observan la misma zona.
-
Se sitúan a gran altitud (36.000 Km ) por lo que sus
imágenes abarcan zonas muy amplias.
-
El más conocido es el meteosat que envía imágenes de Europa cada 30’ con una resolución de un
cuadrado de 2,5 Km
de lado.
Satélites de información medioambiental. Se emplean para conocer
las características de la superficie terrestre. Cuentan con sensores
multiespectrales, por lo general, con tres canales para el espectro visible
(rojo, verde y azul) y uno o más para el infrarrojo.
-
Son heliosíncronos.
Giran alrededor de la Tierra
en una órbita desde la que van barriendo distintas áreas de la superficie
terrestre. Sobrevuelan cada punto siempre a la misma hora.
-
Se sitúan a menor altitud (800-1.500 Km ) que los
geoestacionarios, por lo que las imágenes son de mayor precisión y el área
observada es mucho menor.
-
Destacan los Landsat 5 y 7 con sensor TM (Thematic
mapper) que presenta tres bandas para el visible (R, G, B) y cuatro bandas para
el IF. Tienen una resolución de 30
m lo que significa que el máximo detalle de la imagen
corresponde a un cuadrado (píxel) de 30 m de lado. Son los satélites utilizados por
el programa GLOBE.
3. GPS. SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL
Ideado con fines militares en
EE.UU., actualmente, se usa con fines civiles, sobre todo para navegación.
Es un sistema constituido por 28
satélites situados a 20.200
Km . de altitud, que van provistos de relojes atómicos
muy precisos.
Funcionamiento del sistema:
-
Los satélites emiten señales muy precisas que son
recogidas por los receptores GPS. Éstos, por triangulación, determinan las
coordenadas y la altitud en cada momento.
-
Para que el GPS funcione son necesarias, al menos, las
señales de tres satélites de los 28 del sistema.
-
Debido a su utilidad militar y por motivos de seguridad
se introduce un pequeño error (hasta 30 m .)para evitar fines no deseados.
Aplicaciones:
-
Su uso principal es la navegación terrestre y marítima.
Permite establecer rutas, conocer la velocidad y la dirección en la que nos
movemos, pilotar automáticamente embarcaciones etc.
-
Las principales aplicaciones en la gestión ambiental
son:
-
Elaboración mapas (cartografía) y planificación del
territorio.
-
El posicionamiento de puntos de interés (vertidos de
contaminantes, incendios forestales, rescates, plagas, …)
-
Tareas de seguimiento de animales en peligro de
extinción, rutas migratorias, etc.
El Sistema Galileo
Es un sistema de posicionamiento
de la UE que se
espera que esté operativo en el año 2008.
Constará de 30 satélites situados
a 23.600 Km .
de altura. Su uso civil permitirá situar u objeto con menos margen de error que
el GPS, sólo 4 metros .
4. TELEDETECCIÓN
Es la 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.
4.1. Componentes de un sistema de teledetección
a) Sensor. Situado en un avión o
satélite. Son aparatos que detectan la energía del espectro de radiación
electromagnético emitida por un cuerpo. Muchos satélites incorporan sensores multiespectrales que detectan
energía de diferentes longitudes de onda.
b) Flujo de energía detectada por los sensores.
Es la radiación electromagnética (fotocopia). Dependiendo de la energía
utilizada se distinguen dos tipos de sensores:
- Pasivos. Utilizan la energía
emitida por los objetos. Esta energía procede del Sol, y es reflejada por la
superficie terrestre, o bien absorbida y posteriormente emitida por lo cuerpos
(vegetación, agua, etc.).
- Activos. Emiten radiación y captan su
reflejo, como el radar o el sonar.
c) Centro de recepción. La imagen
obtenida por el sensor (imagen analógica) se transmite a tierra en forma de
imagen digital (códigos de 1 y 0), donde son captadas por una antena. La
información recibida es procesada mediante programas informáticos y distribuida
para su uso.
4.2. Aplicaciones de la teledetección
Permite obtener un gran número de
imágenes y la observación periódica de la
superficie terrestre. Por lo que permite establecer comparaciones
temporales y detectar variaciones en una zona concreta.
Se utiliza para estudios de:
avance y retroceso de hielos y desiertos, cambio climático, agujero de ozono,
meteorología, riesgos de inundaciones, localización de bancos de pesca,
identificación de cultivos, etc.
4.3. Fotografías aéreas
Se obtienen desde un avión (también desde
satélites). Utilizan la reflexión natural de la luz (captan el espectro de
radiación visible).
Son imágenes de gran detalle y
fácilmente interpretables al corresponder con la visión ocular normal.
Pueden ser verticales (las más
utilizadas) que permiten la visión estereoscópica y oblicuas que se utilizan
para imágenes de edificios y ciudades.
La visión estereoscópica
Se realizan dos tomas del mismo
territorio, en dos pasadas distintas y con diferente ángulo de incidencia, de
forma similar a las imágenes tomadas por cada uno de nuestros ojos. Las dos imágenes
del par tienen un recubrimiento de 2/3. La observación se realiza con un
estereoscopio y las imágenes que se ven reflejan el relieve real.
4.4. Imágenes por satélite
Son imágenes digitales divididas
en recuadros de diferentes tonos de grises denominados píxeles. Cada píxel
refleja un tono de gris proporcional a la radiación emitida o reflejada por un
objeto.
Un píxel puede definirse como
cada una de las celdillas en las que se divide una imagen y es la superficie
mínima detectada sobre el terreno. Cada píxel se expresa por un valor numérico
que se corresponde con un tono de gris concreto.
La resolución de un sensor
establece el tamaño del píxel. Posteriormente, mediante programas informáticos
pueden visualizarse en forma de imágenes en blanco y negro o en color.
Resolución espectral
Son las distintas longitudes de
onda o bandas en las que es capaz de medir un sensor. La resolución del sensor
aumenta al hacerlo en número de bandas (longitudes de onda) en las que opera.
Por ejemplo, Landsat 5 y 7 utilizan
el sensor TN (Thematic mapper) que opera en siete bandas de espectro.
Obtención de imágenes en color
Resultan de la combinación en un
programa informático de las imágenes tomadas en tres bandas espectrales. A cada
banda se le hace corresponder un color pudiendo obtener imágenes en color
natural o en falso color.
Las más utilizadas son:
- Color natural o RGB = 3 2 1
Se toman las
imágenes en gris de las bandas 3, 2 y 1 y se les asigna un color de la
siguiente manera:
Banda 3 (corresponde al color
rojo) → ROJO
Banda 2 (corresponde al color
verde) → VERDE
Banda 1 (corresponde al color
azul) → AZUL
Cada píxel
tendrá un color definido por la combinación de los tres anteriores.
- Falso color, RGB = 4 3 2
La
correspondencia es la siguiente:
Banda 4 (corresponde al IF
próximo) → ROJO
Banda 3 (corresponde al color
rojo) → VERDE
Banda 2 (corresponde al color
verde) → AZUL
4.5. Radiometría
Es una técnica similar a la
teledetección, pero que utiliza, fundamentalmente, la radiación no visible
(infrarroja) que emite el objeto en estudio.
5. SISTEMAS INFORMÁTICOS DE SIMULACIÓN
Son programas informáticos que
permiten el análisis y la elaboración de
modelos predictivos en los estudios ambientales. Constituyen el medio más
eficaz para probar distintas hipótesis acerca de procesos ambientales mediante
la utilización de modelos de los sistemas ambientales.
Uno de los programas de
simulación ambiental más conocidos es el WORD que fue presentado por el Club de
Roma en 1970. Su finalidad era determinar el comportamiento del mundo
utilizando cinco variables: población, recursos (no renovables), alimentos
producidos, contaminación y capital invertido.
Se simuló con ayuda del ordenador
la evolución de la Tierra
desde el año 1900 hasta el 2100. Las conclusiones se expusieron en el libro “Los límites del crecimiento” en donde
se determinaba que no se puede mantener el actual ritmo de crecimiento, tanto
de la población como de la economía. El programa sufrió numerosas críticas por
la sencillez del modelo y fue mejorado con las versiones WORD 2 y 3.
Los programas de simulación se
aplican a estudios de calidad del aire, el estado de los bosques, clima, aguas
subterráneas, gestión de recursos, etc.
6. PROGRAMAS DE COOPERACIÓN INTERNACIONAL EN LA INVESTIGACIÓN AMBIENTAL
Son sistemas telemáticos que se
basan en la interconexión entre muchos ordenadores mediante una red de intercambio
de información, con un objetivo común.
Los datos se toman a través de
sensores o con instrumentos de medida convencionales, se digitaliza la
información y se manda almacena y transmite a través de la red.
Entre los programas de
colaboración internacional más importantes para nosotros se encuentran los SIG
y el GLOBE.
6.1. Sistemas de información geográfica. SIG
Es un programa de ordenador que
contiene datos de la misma porción de un territorio organizados de forma
geográfica. (Figura)
Características:
-
Los datos proceden de imágenes desde aviones o
satélites (teledetección) o de fuentes convencionales (mapas geográficos,
litológicos, …)
-
Se representan en capas superpuestas en las que se
describen la hidrología, la litología, la pendiente, infraestructuras, etc. de
la zona de estudio. También se incorporan datos cualitativos no representables
en mapas (catastrales, censales,…)
-
La información se distribuye dividiendo el espacio en
celdillas determinadas por coordenadas geográficas. Cada celdilla contiene la
información correspondiente de los datos anteriores.
Utilidad:
-
Se utilizan para estudios ambientales de: prevención de
riesgos, ordenación del territorio, gestión de recursos, detección de impactos,
etc.
-
Sirven, además, para realizar simulaciones si se quiere
llevar a cabo alguna modificación en el territorio.
Ejemplos:
SIG de riesgos
y el CORINE que está dirigido por la Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA). Este
programa incluye otros como el CORINE-land cover o el CORINE- aire.
6.2. El programa GLOBE
En castellano son las iniciales
de Aprendizaje y Observaciones Globales en Beneficio del Medio Ambiente.
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Es un programa de colaboración entre científicos (NASA
y otros Centros y universidades americanos) y escuelas de primaria y secundaria
de todo el planeta, que comenzó en 1995.
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Su objetivo es registrar datos desde las escuelas de
todo el mundo relativos a parámetros ambientales (hidrología, atmósfera, suelo
y vegetación) según protocolos establecidos por los científicos.
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Los datos se toman en el entorno del centro educativo y
su posición se localiza con el GPS. Estos datos se introducen en la página www.globe.org tras ser sometidos a un filtro de veracidad. Con
ellos se construye una base de datos ambientales mundial, y se elaboran mapas,
gráficos, etc. que pueden ser utilizados por todos los participantes en el
programa.
-
El programa también pretende aumentar el grado de
conciencia de los estudiantes sobre los problemas ambientales, familiarizarles
con las nuevas tecnologías, mejorar el aprendizaje en las materias científicas
e incrementar el conocimiento de la
Tierra.