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Área
Ingeniería
Asignatura
Introducción a la Ingeniería Geomática (CIV327)
Título
Aplicación de los sensores remotos
Docente
Dahianna Jinnet de la Rosa Roa
Alumna
Laura Cristina Cabrera Morel
ID
1115699
Fecha de entrega
Viernes 5 de enero del 2024
Santo Domingo, R. D.
Glosario
D
Difusómetro
Instrumento de teledetección activa que mide la dispersión de la luz para obtener información
sobre la composición atmosférica y la calidad del aire.
E
Espectrometría
Técnica que mide la interacción entre la radiación electromagnética y la materia, permitiendo
la identificación de sustancias químicas a través de su espectro.
H
Hiperespectral
Tecnología que captura información en una amplia gama de longitudes de onda, permitiendo
una discriminación más detallada de características en la superficie terrestre.
R
Radiómetro
Instrumento de teledetección pasiva que mide la radiación electromagnética emitida por
objetos, permitiendo la evaluación de la temperatura superficial y la identificación de
materiales.
Introducción
La teledetección, como disciplina científica, ha experimentado un crecimiento significativo en
las últimas décadas, impulsado en gran medida por avances tecnológicos que han permitido la
adquisición de datos remotamente desde el espacio. Este trabajo de investigación se centra en
explorar las diversas aplicaciones de sensores remotos y productos específicos en el campo de
la teledetección, destacando las contribuciones clave de los equipos de teledetección activa y
pasiva.
Los equipos de teledetección se dividen en dos categorías fundamentales: la teledetección
activa, caracterizada por la transmisión de luz u ondas hacia el objeto de interés, y la
teledetección pasiva, que depende del reflejo de los rayos solares en dicho objeto. La
teledetección activa implica instrumentos como el radar, lidar, altímetro láser, sonda y
difusómetro, cada uno diseñado para captar información única y valiosa sobre la superficie
terrestre o marina. Por otro lado, los instrumentos de teledetección pasiva, como el
espectrómetro, radiómetro, sonda y acelerómetro, se basan en la detección de la radiación
electromagnética emitida o reflejada por los objetos, proporcionando una visión
complementaria para el análisis de fenómenos ambientales y geofísicos.
Este trabajo abordará de manera integral las aplicaciones prácticas de estos instrumentos,
destacando su relevancia en la monitorización ambiental, la gestión de recursos naturales, el
estudio del cambio climático, y otros campos de investigación que se benefician de la
información precisa y detallada proporcionada por la teledetección. Además, se analizarán
productos específicos derivados de datos teledetectados, explorando cómo estas herramientas
contribuyen a la comprensión y resolución de problemáticas globales y locales. En última
instancia, esta investigación busca resaltar la importancia continua de la teledetección en la
ciencia y la toma de decisiones para abordar los desafíos actuales y futuros en nuestro entorno
cambiante.
Aplicaciones de sensores remotos y productos específicos en teledetección
Geología
En esta área los sensores remotos son utilizados para realizar mapeos geológicos, la revisión
de mapas geológicos, la clasificación de rocas, el mapeo de depósitos volcánicos de superficie,
mapeo de impacto de cráteres y permite identificar las estructuras geológicas producidas por
la deformación de la corteza terrestre al igual que los procesos que las generan; con las
aplicaciones de estos sensores también es posible identificar los recursos minerales, el petróleo
y el gas; por igual facilita las labores en geomorfología (LABORATORIO DE TECTÓNICA
ANDINA Departamento de Ciencias Geológicas Facultad de Ciencias Exactas y Naturales,
Universidad de Buenos Aires, s. f.).
A continuación, se plantea un caso donde se utilizaron imágenes satelitales para identificar las
zonas con presencia de alteración hidrotermal (Olivera Guzmán, s. f.). En primer lugar, se
accedió a Google Earth para obtener delimitar el área de estudio y se obtuvo la imagen satelital
mediante la plataforma EarthData de la NASA, que es de acceso gratuito y se opera bajo
registro de usuario, el satélite que usa la NASA para esas imágenes
Luego se trataron las capas y a cada una se le hizo la corrección correspondiente en el software
ENVI, para luego procesar y elaborar el mapa final en ArcGIS
A partir de la leyenda se sabe que se pudieron obtener los siguientes datos de la zona de interés
a partir del análisis de las imágenes: alteración propilítica, alteración argílica avanzada,
alteración argílica a fílica y óxidos e hidróxidos.
Minería
Según el Servicio Geológico Mexicano (s.f.), en la minería el procesamiento de imágenes de
satélite permite la elaboración de cartas geológico-mineras donde se visualicen: contactos
litológicos, la geología estructural, las alteraciones del terreno, se determinan también las
estructuras regionales, es posible delimitar los terrenos tectonoestratigráficos, con ella se puede
planear campañas para verificar el campo y se pueden determinar áreas favorables para la
prospección minera. En la metalogenia se pueden hacer dominios litológicos y dominios
metalogénicos.
A continuación, se presenta el trabajo hecho en el Polo Gesseiro de Araripe por Macêdo Filho,
G. I. (2016). En primer lugar, se comenzó con la identificación de la zona.
Luego se obtuvo una imagen del satélite Landsat 7TM de la zona de interés
Para el estudio de clasificación de los tipos de cubiertas del suelo se utilizó el software BilkoUNESCO. Después hay dos imágenes que muestran el análisis y clasificación de la imagen
obtenida del satélite, así como los cambios producidos en la zona en función del tiempo.
Con la comparación de las imágenes anteriores, fue posible concluir lo siguiente: el área
cubierta por la vegetación (turquesa) nativa había sufrido una disminución de 72%, aumento
en un 51% del suelo desnudo (negro), expansión de 350% del área clasificada como yeso.
Petroleo
Aunque el uso de los sensores remotos en la industria petrolera siga siendo un desafío, debido
a la baja frecuencia con la que se encuentran hidrocarburos en la superficie, se utiliza la
teledetección hiperespectral como herramienta complementaria, de manera no estándar, para
la exploración petrolera y el monitoreo ambiental (Enríquez, 2021).
A continuación, se plantea un caso de la identificación de oil seeps en áreas offshore de la
República Oriental del Uruguay hecho por Vásquez (2020). Antes de proceder con los
planteamientos particulares de la investigación, se recolectó un vasto antecedente de la
aplicación de los sensores en este campo de identificación de derrames de aceites. Luego, para
el caso dentro de Uruguay se identificó el área de estudio, se estudió su barimetría y se realizó
un perfil longitudinal de la misma, se estudiaron las cuencas sedimentarias de la zona, así como
el potencial de acumulación de hidrocarburos en la misma. Para comenzar con el trabajo de los
sensores, se buscaron imágenes generadas por el satélite Sentinel 1.
Luego de aplicar métodos estadísticos para identificar los datos que representaban errores y
eliminarlos, se generó la siguiente imagen:
Se delimitó la zona de estudio y se concluyó que en ella no se identificó ninguna filtración de
aceite, ya que ninguno de los pixeles tenía las propiedades correspondientes a las definidas en
ese trabajo de investigación para poder afirmar que en esa zona había crudo.
Sin embargo, dentro de la zona general, se pudo identificar algunos espacios donde algunos
pixeles cumplieron los criterios establecidos para afirmar que en esa zona se había producido
una filtración de aceite, con esos datos se preparó el siguiente mapa.
Gas
Los sensores remotos desempeñan un papel importante en la detección y monitorización de
gases en diferentes entornos. Estos sensores pueden ser utilizados para medir la concentración
de gases peligrosos, monitorear la calidad del aire o controlar procesos industriales.
Oceanografía
En esta ciencia los sensores remotos son utilizados principalmente para monitorear la
geomorfología costera, también son utilizados para el estudio de variabilidad estacional y
espacial de las áreas de pesca, para el estudio de la proliferación de algas y distribución del
fitoplancton, para el estudio de corrientes oceánicas y topografía, para la medición del
movimiento de la superficie del océano, así como para la medición de la temperatura de la
superficie del mar.
A continuación, se plantea un caso donde se analizan las imágenes generadas por un nuevo
satélite con un sistema para monitorear el océano de México. En primer lugar se identificó la
zona de interés para el análisis.
Luego se generaron las imágenes con compuesto RGB Especial del Modis proyectado, donde
(a) corresponde a la concentración de clorofila a, (b) a la temperatura de la superficie del mar
durante el día y (c) se refiere a la altura de la línea de fluorescencia de clorofila. Lo de color
gris es tierra firme.
Agricultura
En esta área los sensores remotos son utilizados para lo siguiente: discriminación de vegetales
y tipos de madera, mediciones de cosechas y madera, precisión en el manejo de cultivo de la
tierra, supervisado de cosechas y bosques, determinación del rango de biomasa y salud,
determinación de condiciones de la tierra, monitoreo de desiertos, evaluación de la fauna y
hábitat de una zona, caracterización del rango de vegetación de una zona, supervisión de
infecciones por insectos, monitoreo de prácticas de irrigación.
En la agricultura de precisión es usual el uso de los sensores remotos, a continuación, se
presenta un caso que lo ilustra (Vite Ceballos et al., s. f.). En primer lugar, se obtuvieron las
imágenes del área de interés en Earth Explorer:
Se procesó la imagen satelital en QGIS:
Allí se estableció un polígono de estudio:
Y con todo lo anterior se generó la siguiente imagen:
Medioambiente
A nivel medioambiental se encuentran las siguientes aplicaciones de los sensores remotos:
detección de grandes catástrofes naturales, estudio de la erosión de playas y arenales, inventario
regional para usar en estudios de impacto ambiental, inventario de agua superficial, medidas
de movimiento de icebergs en zonas polares o de movimientos sísmicos, cartografía de usos
del suelo y estudios de cambios de usos del suelo y realización de inventarios forestales.
Seguido a esto se presenta un caso que ilustra el proceso para la caracterización de niveles de
contaminación en una planta extractora de azufre utilizando imágenes de satélite de alta
resolución (Bremer, 2016).
Se consultó un antecedente de la zona:
Se emplearon dos GPS Magellan ProMark XCM para delimitar la zona con la ubicación de 30
puntos. Luego se obtuvo la imagen de la zona con el satélite Ikonos y esta se georreferenció
usando los puntos de control GPS que se tomaron en el campo. Como resultado se obtuvo la
siguiente imagen donde los derrames de azufre y los suelos desnudos están de color cian, la
vegetación de color rojo, los depósitos de carbón y azufre de gris y las lagunas en colores azul
oscuro-negro.
A partir de esa imagen se generó el siguiente mapa para tomar muestras químicas en distintos
puntos de la zona.
También se generó la siguiente imagen donde se clasificó la superficie de la zona de interés
Por igual se identificó el pH de la zona:
Valores de acidez
Monitoreo de desastres como plumas volcánicas
Los sensores remotos también se pueden utilizar para monitorear columnas de gas y vapor que
se desprenden de los volcanes, también conocidas como plumas volcánicas. Hay imágenes
satelitales registradas del Volcán Nevado del Ruiz que muestran el humo que sale de este
volcán, estas fueron captadas por el sistema satelital PlanetScope el día 28-may-2021, a las
7:46 a.m (Imágenes satelitales Volcán Nevado del Ruiz, s. f.).
Inundaciones
Los sensores remotos pueden utilizarse para identificar si en una zona existen factores de riesgo
para que se produzca una inundación tales como alturas muy cercanas a los niveles en los que
circula el agua, así como altos niveles de precipitación en la zona.
Para el caso: inundaciones en Tabasco, se utilizó imágenes del SAR Sentinel-1A y Radarsat-2
para hacer estudios territoriales en México (Fernández Ordoñez et al., 2018). Primero se
identificó la zona de interés
Luego se analizaron los antecedentes, con datos de diferentes satélites, para evaluar si existe
algún factor que incida en la inundación.
Se generó el mapa de las zonas más susceptibles a inundarse.
Gestión y ordenación urbana
Las aplicaciones de los sensores remotos en la gestión y ordenación urbana son las siguientes:
generación y actualización del parcelario catastral, detección de morfología y estructura
urbana, análisis de la expansión urbana y patrones de desarrollo, separación de categorías
urbana y rural, clasificación de coberturas del suelo, clasificación de los usos del suelo por
comprobación en campo y fuentes auxiliares; mapeo, planificación y administración del suelo
urbano; cartografía de redes de transporte e infraestructuras asociadas (semáforos,
estacionamiento, señalización, paradas, terminales, estaciones, etc.), planificación del
desarrollo de infraestructura y equipamiento urbano (teléfono, alcantarillado, agua potable,
electricidad, gas, recogida de residuos, etc.), cartografía de infraestructuras lineales (calles,
canales, vías férreas, tuberías, cableado, etc.), cartografía del arbolado urbano y vegetación
natural, detección y medición de construcciones no declaradas; Análisis de localización óptima
de comercios, antenas, bienes raíces, etc; y, por último, la clasificación de cultivos y mapas de
capacidad de la tierra para agricultura de precisión en áreas periurbanas.
Un caso donde se generaron este tipo de imágenes consistió en la detección del crecimiento
urbano en el estado de Hidalgo mediante imágenes Landsat (
izq año 2000, derecha 2014
Áreas de deforestación e incendios
En el contexto de áreas de deforestación e incendios, los satélites desempeñan un papel
fundamental en la detección, seguimiento y gestión de estos eventos.
Conclusión
En conclusión, en este informe se ha explorado exhaustivamente las aplicaciones de sensores
remotos y productos específicos en el campo de la teledetección, revelando la amplitud de
conocimiento que estas tecnologías pueden proporcionar en diversas disciplinas científicas y
áreas de gestión ambiental. La capacidad de obtener datos de manera remota desde el espacio,
ya sea a través de teledetección activa o pasiva, ha demostrado ser esencial para abordar
desafíos críticos, desde la monitorización de fenómenos naturales hasta la gestión sostenible
de recursos.
El análisis de datos a nivel de píxeles ha emergido como un componente esencial de la
teledetección, permitiendo la extracción de información detallada sobre la cobertura terrestre,
la calidad del agua, la salud de los cultivos y otros aspectos clave del medio ambiente. La
capacidad de desglosar la información en unidades más pequeñas, los píxeles, ha facilitado una
comprensión más profunda y precisa de los cambios en el paisaje, contribuyendo a la toma de
decisiones basada en evidencia.
Además, la evolución de algoritmos y técnicas de análisis de datos ha mejorado la eficiencia y
la precisión en la interpretación de imágenes teledetectadas. La integración de datos
espectrales, térmicos y de radar ha permitido un análisis multidimensional, proporcionando una
visión más completa de los procesos terrestres y atmosféricos. La extrapolación de patrones a
lo largo del tiempo y el espacio ha llevado a la identificación de tendencias y la predicción de
cambios futuros, ofreciendo herramientas valiosas para la planificación y la gestión a largo
plazo.
A medida que avanzamos hacia el futuro, es crucial destacar la importancia de la teledetección
en el contexto de las crecientes presiones ambientales y climáticas. Las aplicaciones
emergentes, como la teledetección hiperespectral y la integración de datos de múltiples
plataformas, prometen mejorar aún más nuestra capacidad para abordar desafíos complejos.
Este estudio subraya la necesidad continua de invertir en tecnologías de teledetección y de
fomentar la colaboración interdisciplinaria para aprovechar al máximo el potencial de estas
herramientas en la construcción de un futuro más sostenible y resiliente.
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