Nuevas tecnologas en el medio ambiente

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    15-Apr-2017

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Nuevas tecnologas en el medio ambiente.

Aarn Ortiz Gonzlez.

1. Introduccin2. Satlites meteorolgicos y de informacin ambiental3. GPS. Sistema de posicionamiento global. El sistema Galileo4. Teledeteccin 4.1. Componentes de un sistema de teledeteccin 4.2. Aplicaciones de la teledeteccin 4.3. Fotografas areas 4.4. Imgenes por satlite 4.5. Radiometra5. Programas informticos de simulacin ambiental WORD6. Programas telemticos de cooperacin internacional en la investigacin ambiental 6.1. Sistemas de informacin geogrfica. SIG.

ndice

Entre las principales tecnologas empleadas en los estudios del medio ambiente se encuentran los sistemas informticos de simulacin ambiental, la teledeteccin, el GPS, los SIG y otros sistemas telemticos que estn proporcionando una visin global del planeta al permitir el manejo de cantidades ingentes de informacin y el desarrollo de modelos predictivos que facilitan la toma de decisiones.1. INTRODUCCIN

Satlites meteorolgicos. Envan informacin sobre las condiciones atmosfricas y son una herramienta fundamental para la prediccin del tiempo.- Son geoestacionarios, es decir, su movimiento est sincronizado con el de rotacin de la Tierra, por lo que parecen inmviles y siempre observan la misma zona.- Se sitan a gran altitud (36.000 Km) por lo que sus imgenes abarcan zonas muy amplias.- El ms conocido es el meteosat que enva imgenes de Europa cada 30 con una resolucin de un cuadrado de 2,5 Km de lado.Satlites de informacin medioambiental. Se emplean para conocer las caractersticas 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 ms para el infrarrojo.- Son heliosncronos. Giran alrededor de la Tierra en una rbita desde la que van barriendo distintas reas de la superficie terrestre. Sobrevuelan cada punto siempre a la misma hora.- Se sitan a menor altitud (800-1.500 Km) que los geoestacionarios, por lo que las imgenes son de mayor precisin y el rea 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 resolucin de 30 m lo que significa que el mximo detalle de la imagen corresponde a un cuadrado (pxel) de 30 m de lado. Son los satlites utilizados por el programa GLOBE.

2. SATLITES METEOROLGICOS Y DE INFORMACIN AMBIENTAL

Ideado con fines militares en EE.UU., actualmente, se usa con fines civiles, sobre todo para navegacin.Es un sistema constituido por 28 satlites situados a 20.200 Km. de altitud, que van provistos de relojes atmicos muy precisos.Funcionamiento del sistema:- Los satlites emiten seales muy precisas que son recogidas por los receptores GPS. stos, por triangulacin, determinan las coordenadas y la altitud en cada momento.- Para que el GPS funcione son necesarias, al menos, las seales de tres satlites de los 28 del sistema.- Debido a su utilidad militar y por motivos de seguridad se introduce un pequeo error (hasta 30 m.)para evitar fines no deseados.Aplicaciones:- Su uso principal es la navegacin terrestre y martima. Permite establecer rutas, conocer la velocidad y la direccin en la que nos movemos, pilotar automticamente embarcaciones etc.- Las principales aplicaciones en la gestin ambiental son:- Elaboracin mapas (cartografa) y planificacin del territorio.- El posicionamiento de puntos de inters (vertidos de contaminantes, incendios forestales, rescates, plagas, )- Tareas de seguimiento de animales en peligro de extincin, rutas migratorias, etc.

3. GPS. SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL

Es un sistema de posicionamiento de la UE que se espera que est operativo en el ao 2008.Constar de 30 satlites situados a 23.600 Km. de altura. Su uso civil permitir situar u objeto con menos margen de error que el GPS, slo 4 metros.

El Sistema Galileo

Es la tcnica que permite la observacin a distancia y la obtencin de imgenes de la superficie terrestre desde sensores instalados en aviones o en satlites artificiales.4. TELEDETECCIN

a) Sensor. Situado en un avin o satlite. Son aparatos que detectan la energa del espectro de radiacin electromagntico emitida por un cuerpo. Muchos satlites incorporan sensores multiespectrales que detectan energa de diferentes longitudes de onda.

b) Flujo de energa detectada por los sensores. Es la radiacin electromagntica (fotocopia). Dependiendo de la energa utilizada se distinguen dos tipos de sensores: - Pasivos. Utilizan la energa emitida por los objetos. Esta energa procede del Sol, y es reflejada por la superficie terrestre, o bien absorbida y posteriormente emitida por lo cuerpos (vegetacin, agua, etc.). - Activos. Emiten radiacin y captan su reflejo, como el radar o el sonar.

c) Centro de recepcin. La imagen obtenida por el sensor (imagen analgica) se transmite a tierra en forma de imagen digital (cdigos de 1 y 0), donde son captadas por una antena. La informacin recibida es procesada mediante programas informticos y distribuida para su uso.

4.1. Componentes de un sistema de teledeteccin

Permite obtener un gran nmero de imgenes y la observacin peridica 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 climtico, agujero de ozono, meteorologa, riesgos de inundaciones, localizacin de bancos de pesca, identificacin de cultivos, etc.

4.2. Aplicaciones de la teledeteccin

Se obtienen desde un avin (tambin desde satlites). Utilizan la reflexin natural de la luz (captan el espectro de radiacin visible).Son imgenes de gran detalle y fcilmente interpretables al corresponder con la visin ocular normal.Pueden ser verticales (las ms utilizadas) que permiten la visin estereoscpica y oblicuas que se utilizan para imgenes de edificios y ciudades.

4.3. Fotografas areas

Se realizan dos tomas del mismo territorio, en dos pasadas distintas y con diferente ngulo de incidencia, de forma similar a las imgenes tomadas por cada uno de nuestros ojos. Las dos imgenes del par tienen un recubrimiento de 2/3. La observacin se realiza con un estereoscopio y las imgenes que se ven reflejan el relieve real.La visin estereoscpica

Son imgenes digitales divididas en recuadros de diferentes tonos de grises denominados pxeles. Cada pxel refleja un tono de gris proporcional a la radiacin emitida o reflejada por un objeto.Un pxel puede definirse como cada una de las celdillas en las que se divide una imagen y es la superficie mnima detectada sobre el terreno. Cada pxel se expresa por un valor numrico que se corresponde con un tono de gris concreto.La resolucin de un sensor establece el tamao del pxel. Posteriormente, mediante programas informticos pueden visualizarse en forma de imgenes en blanco y negro o en color.

4.4. Imgenes por satlite

Son las distintas longitudes de onda o bandas en las que es capaz de medir un sensor. La resolucin del sensor aumenta al hacerlo en nmero 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.

Resolucin espectral

Resultan de la combinacin en un programa informtico de las imgenes tomadas en tres bandas espectrales. A cada banda se le hace corresponder un color pudiendo obtener imgenes en color natural o en falso color.Las ms utilizadas son:

- Color natural o RGB = 3 2 1Se toman las imgenes 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) AZULCada pxel tendr un color definido por la combinacin de los tres anteriores.- Falso color, RGB = 4 3 2La correspondencia es la siguiente: Banda 4 (corresponde al IF prximo) ROJO Banda 3 (corresponde al color rojo) VERDE Banda 2 (corresponde al color verde) AZUL

Obtencin de imgenes en color

Es una tcnica similar a la teledeteccin, pero que utiliza, fundamentalmente, la radiacin no visible (infrarroja) que emite el objeto en estudio.4.5. Radiometra

Son programas informticos que permiten el anlisis y la elaboracin de modelos predictivos en los estudios ambientales. Constituyen el medio ms eficaz para probar distintas hiptesis acerca de procesos ambientales mediante la utilizacin de modelos de los sistemas ambientales. Uno de los programas de simulacin ambiental ms 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: poblacin, recursos (no renovables), alimentos producidos, contaminacin y capital invertido. Los programas de simulacin se aplican a estudios de calidad del aire, el estado de los bosques, clima, aguas subterrneas, gestin de recursos, etc.5. SISTEMAS INFORMTICOS DE SIMULACIN

Son sistemas telemticos que se basan en la interconexin entre muchos ordenadores mediante una red de intercambio de informacin, con un objetivo comn.Los datos se toman a travs de sensores o con instrumentos de medida convencionales, se digitaliza la informacin y se manda almacena y transmite a travs de la red.Entre los programas de colaboracin internacional ms importantes para nosotros se encuentran los SIG y el GLOBE.

6. PROGRAMAS DE COOPERACIN INTERNACIONAL EN LA INVESTIGACIN AMBIENTAL

Un sistema de operacin geogrfica o SIG es un sistema operativo diseado para la recopilacin, procesamiento, archivo y presentacin de informacin con componentes geogrficos. SIG