MONITOREO DE AREAS DE DESASTRE

10.3 Monitoreo de áreas de desastre. Las imágenes satelitales constituyen una valiosa herramienta para acceder rápidamente a aquellas áreas sometidas a desastres ecológicos. Su amplia área de cobertura, su facilidad para visualizar rápidamente y evaluar la situación de aquellos lugares donde las mismas consecuencias del desastre impiden o dificultan otros tipos de aproximación son factores fundamentales en el manejo de las acciones de recuperación posteriores al evento. Incluso en muchos casos la información satelital permite emitir alertas previos al evento: en efecto, muchos tipos de desastres, como inundaciones, sequías, huracanes, erupciones volcánicas, etc. poseen señales precursoras que un satélite pude detectar. El alerta temprano permite reducir los riesgos potenciales y planificar las acciones a tomar durante y luego del episodio. Cuando hablamos de desastres ecológicos lo hacemos en un sentido amplio. En efecto, incluimos en dicho concepto no sólo los desastres naturales sino también los debidos a la acción humana directa o bien inducidos por la acción humana. Algunos son de rápido desenlace y con resultados devastadores, otros son de desarrollo lento pero con iguales o más serias repercusiones en el tiempo. 

10.3.1 Algunos ejemplos típicos. 

· Sequías e incendios. En el desarrollo de este trabajo ya nos referimos a casos de aplicación de los métodos de percepción remota a eventos ecológicos cuando presentamos ejemplos de seguimiento de sequías y monitoreo de incendios. En ciertas regiones estostipos de desastres son frecuentes y con graves consecuencias para las poblaciones afectadas. 

· Inundaciones. Las inundaciones constituyen otro caso cuyo seguimiento y evaluación es fácilmente realizable desde el espacio. Utilizando imágenes multitemporales, es decir, tomadas en diferentes fechas, es posible detectar y cuantificar cambios ocurridos en el área afectada en el lapso transcurrido entre la adquisición de las imágenes. Las Figs. 117 a y b representan la misma escena: la confluencia de los ríos Missisipi y Missouri en las proximidades de las ciudades de St.Charles y St.Louis antes y después de las inundaciones del verano de 1993 

Las imágenes corresponden a la banda TM5 del LANDSAT que permite realzar los cuerpos de agua por su color casi negro. Existe un procedimiento muy útil para evaluar 

cambios: si entre las dos fechas no hubiera ocurrido ningún cambio de importancia en la escena, las dos  imágenes TM5 estarían fuertemente correlacionadas y un dispersograma de ambas  evidenciaría dicha correlación. El dispersograma real es el de la Fig. 118 b donde el sector  alargado horizontal en la parte inferior corresponde a los pixeles inundados. Si pedimos a la computadora que los destaque en la imagen de la 

inundación, Fig. 118 a, se evidenciarán (color azul) las zonas inundadas, pudiendo medirse su área total, el área de las zonas urbanas inundadas, etc. Una combinación RGB 432 (falso infrarrojo, Fig. 119) complementa la anterior imagen y permite identificar la naturaleza de algunas áreas emergentes de la inundación

· Terremotos y tsunamis: La aplicación de las técnica de percepción remota a los terremotos puede considerarse un complemento de los sistemas de monitoreo terrestre. El concepto de alerta temprano por parte de la percepción remota en este tipo de eventos es usualmente algo diferente que para otros tipos de desastres. En efecto, el aporte más útil en este caso es fundamentalmente el rápido suministro de información post-desastre a las autoridades que manejan la recuperación del área. Esta información se logra sobre todo a través de imágenes de alta resolución tales como IKONOS o QUICKBIRD, como se ejemplifica en las imágenes 120 a,b,c, correspondientes

a un terremoto ocurrido en Algeria, región de Boumerdes en Mayo del 2003

Rojo: áreas dañadas y escombros 
Verde: asfalto y techos sin daños 
Azul: suelo 
Amarillo: vegetación 
Cian: sombra 


No obstante lo expresado anteriormentecon carácter general respecto a los alertas preterremoto, actualmente las técnicas de Percepción Remota pueden realizar su contribución a éstas a través de detección de deformaciones del terreno previas al evento sísmico. Esto se realiza mediante satélites con ciertos sensores que dado el alcance de este trabajo no hemos considerado antes : son los sensores de radar interferométrico que pueden llegar a detectar las deformaciones del orden de centímetros que pueden manifestarse previamente a los terremotos.

En cuanto a los tsunamis, olas devastadoras provocadas por terremotos o erupciones  submarinas, son también objeto de alerta y evaluación de daños por técnicas de Percepción  Remota. Fue un caso típico el ocurrido en el Océano Indico en diciembre de 2004, generado por un terremoto de magnitud 9.0 con epicentro fuera de la costa de Sumatra. Las Figs. 121 a y b (Sri Lanka) , captadas por el satélite QUICKBIRD, así como las Figs 122 a y b, captadas por el satélite hindú IRS-P6 son típicos ejemplos de la información que en estos casos puede suministrar la Percepción Remota casi en tiempo real.

· Volcanes: Más de 1500 volcanes potencialmente activos están dispersos en la superficie terrestre, de los cuales aproximadamente 500 han entrado en actividad en algún momentoen los últimos tiempos. Aunque los científicos tratan de vigilar y prever la actividad de estos volcanes por los métodos tradicionales basados en tierra, la percepción remota satelital se ha vuelto una herramienta crucial en esta vigilancia. Uno de los indicadores de alerta utilizados son los “puntos calientes” que permiten detectar actividad volcánica en horas previas a su ocurrencia. Sobre dicha base opera el Sistema de Alerta Térmica del MODIS que realiza una cobertura global completa cada 48 horas, es decir que cada pixel de 1 km en la superficie terrestre es monitoreado una vez cada dos días en búsqueda de anomalías  térmicas. 
También las imágenes infrarrojas de satélites geostacionarios captadas cada 15 minutos  pueden ser utilizadas para predecir erupciones volcánicas a través de mapeos térmicos de la  superficie terrestre. Una de las posibilidades de la percepción remota en el monitoreo de la actividad volcánica es el seguimiento de las plumas de humo y polvo generadas en las erupciones. Dichas nubes que pueden llegar a elevarse hasta unos 12000 metros, constituyen un grave peligro para los aviones, particularmente en corredores aéreos muy frecuentados como por ejemplo en el estrecho de Bering, región en la que hay actividad volcánica. En efecto, si un jet se introduce en una de tales nubes la temperatura de las turbinas puede fundir las cenizas y partículas minerales presentes y provocar un desastre. En la Fig. 123 vemos una imagen MODIS de una pluma de cenizas en la erupción de un vlcán de la península rusa de Kamchatka

· Desertificación: La desertificación es un proceso complejo de degradación de los suelos que conduce a una disminución o destrucción de su potencial biológico. Este fenómeno depende de diversos factores: sequías, pastoreos excesivos, deforestación, prácticas de cultivo inadecuadas, manejo impropio del agua que puede conducir a erosión, salinización, etc. 
Desde hace ya bastantes años los satélites a través de un monitoreo global están  contribuyendo al seguimiento y a una mejor compresión de los fenómenos de  desertificación. Si bien éstos una vez instalados son difícilmente reversibles, la percepción  remota es sin duda una herramienta de gran valor para complementar las acciones de  recuperación que se intenten. 
Un caso típico de desertificación monitoreada durante muchos años por percepción remota  es el del Mar de Aral. Este enorme lago, ubicado entre Kazakhstan y Uzbekistan, que fue en una época el cuarto de mundo por su tamaño perdió más del 40% de su superficie. El factor principal que por los años 1950 disparó este proceso fue la intensa irrigación de cultivos de algodón efectuada con agua de dos ríos que alimentaban el lago. El aporte de estos ríos no pudo entonces compensar la evaporación del lago, hecho agravado por ser la de éste una cuenca originariamente semiárida. El proceso hizo colapsar la industria pesquera existente y millones de habitantes se vieron afectados por los vientos transportando sales, arena y partículas minerales provenientes del lecho del lago. Los problemas de salud incluían cáncer a la garganta, enfermedades de la visión, problemas respiratorios, incremento de la  mortalidad infantil, etc. Las imágenes de las Figs. 124 a y b reflejan la evolución del proceso  entre los años 1973 y 2004 

Pese a que desde el año 1991, luego del colapso de la URSS, el problema del Mar de Aral  se internacionalizó y se realizan esfuerzos para detener o revertir la situación, lasimágenes  de la Fig. 124 parecen demostrar que ya es muy tarde para lograrlo.

· Derrames de petróleo: La contaminación de los océanos con petróleo es uno de los grandes problemas ambientales actuales. Esta contaminación se adjudica en su mayor proporción a operaciones de limpìeza de depósitos en buques tanque y en menor proporción a accidentes en buques y plataformas petroleras. Son importantes también las cantidades de petróleo vertidas en ríos y océanos por muchas industrias, incluyendo refinerías y depósitos de almacenaje. En regiones como el Golfo Pérsico las emisiones de petróleo han sido casi continuas desde 1982, destruyendo la industria pesquera y volviendo inoperantes plantas de desalinización. 
La percepción remota desde plataformas satelitales es en estos casos muy útil dada su  capacidad de supervisar amplias áreas, de realizar monitoreos localizados y de prestar  asistencia táctica en emergencias. Puede suministrar información acerca de la velocidad y  dirección de los derrames oceánicos a través de imágenes multitemporales e incluso realizar 
mapeos de los derrames. 
Ilustraremos esta aplicación considerando el derrame de petróleo resultante de los incidentes bélicos que ocurrieron durante la Guerra del Golfo, en enero de 1991.  El derrame en la costa de Kuwait alcanzó de 4 a 6 millones de barriles de petróleo. Nuestra  zona de estudio se encuentra a 322 km al sur de Kuwait City, sobre la costa de Arabia  Saudita y se centra en la bahía de Ad Daffi , Fig. 125. 

 

Se trata de una bahía poco profunda limitada al este por varias islas. Esa zona jugó en este 
caso, como en oportunidad de anteriores derrames, un papel clave bloqueando el 
desplazamiento hacia el sur del petróleo derramado. Este derrame se originó el 21 de enero 
y las imágenes fueron adquiridas el 4 de marzo. La imagen de la Fig. 126 es una 
combinación RGB color natural, mientras que la Fig.127 corresponde a la banda TM5 
(infrarrojo medio). 

En ésta se destaca la mayor reflectancia del petróleo, distinguiéndolo del agua que absorbe 
intensamente dicha radiación y apareciendo casi negra en la imagen. Más aún, basándose en los diferentes niveles de reflectancia de las manchas de petróleo se puede lograr discernir entre aceites pesados y livianos. Las áreas de las manchas y las distancias costeras pueden ser directamente evaluadas a través del análisis de la imagen. 

· Un accidente nuclear: Chernobyl: El 26 de abril de 1986 ocurrió el peor accidente registrado en la historia de las aplicaciones civiles de la energía nuclear. Ocurrió en uno de los cuatro reactores de la planta de Chernobyl en la ex Unión Soviética. Fue consecuencia de la interrelación de fallas humanas en el manejo del reactor y de fallas de diseño en éste. La explosión voló la cubierta de 1000 toneladas del reactor y resquebrajó las paredes dejando expuesto el núcleo de grafito en combustión y generándose una pluma de 5 km de altura de contaminantes radioactivos. La Fig.128 es una composición RGB 742 de una escena LANDSAT-5 captada tres días después del accidente, cubriendo el área de la planta nuclear. Puede distinguirse aproximadamente el layout de ésta, en particular el lago de recirculación del agua de enfriamiento de los reactores. En esta imagen, al haber utilizado la banda 7 para el rojo aparece un punto rojo intenso (muy pequeño en la imagen) que marca la posición del reactor accidentado que produce una intensa emisión a la longitud de onda de la banda 7 (2.08 2.35µm). 

La Fig. 129 es una imagen correspondiente a la banda TM 6 del LANDSAT 5 que es  altamente sensible a las variaciones de temperatura no demasiado alejadas de los valores de  temperatura ambiente en la superficie terrestre. La resolución de esta banda  es de 120m x 120m, lo que hace más difusos los detalles. Sin embargo, nos permite observar que la temperatura del lago de enfriamiento aún no es uniforme, pese al cese de  actividad de la planta. Los colores rojizos indican las temperaturas mayores y los verdes y azules los más bajos. Obsérvese que en la mayor parte del lago la temperatura es superior a la del río que corre en las proximidades. 

· Deforestación: La deforestación descontrolada de los bosques tropicales es una de las graves agresiones al planeta. La destrucción de bosques húmedos tropicales va más allá de la simple pérdida de áreas pintorescas, y su continuidad irrestricta es un serio factor de perturbación para el clima y la biodiversidad de la Tierra. La Fig. 130 muestra el grado en que en unos pocos años avanzó la deforestación en una región de la Amazonia brasileña y la Fig. 131 muestra una región de la selva peruana donde se aprecia deforestación condicionada por la instalación de numerosos pozos petrolíferos. 



Es usual en estas imágenes observar patrones de deforestación en forma de “espinas de  pescado”, que corresponden a la difusión de los procesos de deforestación a lo largo de  sendas o caminos. 
Si bien el ritmo actual de deforestación es difícil de estimar, el análisis de imágenes  satelitales constituye una gran ayuda para su evaluación y para el desarrollo de estrategias de control. 

10.3.2 El monitoreo a escala global de desastres. En la Sección anterior nos hemos referido a la forma cómo se manifiestan distintos tipos de desastres, algunos de origen natural, otros causados directamente por el hombre y otros inducidos por éste. Algunos de estos desastres ocurren en un corto lapso y sus resultados  son devastadores. Otros ocurren más lentamente pero sus resultados son tan serios o aún más que los anteriores.  La necesidad de alertar sobre estos procesos o bien de ayudar a la recuperación de las áreas  afectadas ha llevado a crear sistemas de monitoreo de desastres basados en la percepción  remota que operan a nivel global. Es así que en la Conferencia UNISPACE III celebrada en Viena en julio de 1999, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Francesa (CNES) elaboraron la “Carta Internacional sobre el Espacio y las Grandes  Catástrofes”(International Charter “Space and Major Disasters”) a la cual se unieron 
luego Estados Unidos, India, Argentina, Japón y China. 
Esto representa que frente a un desastre se active la cooperación de numerosos satélites  como SPOT, LANDSAT, IRS (India), RADARSAT (Canadá), TERRA (USA), ENVISAT (ESA), NOAA, SAC-C (Argentina), ALOS (Japón),etc., así como el sistema DMC. Un 
Usuario Autorizado puede, por simple llamada telefónica movilizar los recursos espaciales  mencionados. En la Fig. 132 se observa un relevamiento de las inundaciones de abril-mayo  de 2007 en Uruguay realizado en el marco del International Charter. 
En cuanto al sistema DMC, (Disaster Monitoring Constellation) mencionado anteriormente  como integrante del International Charter, es una Asociación liderada por la Universidad de  Surrey (Inglaterra). Consiste en una red de microsatélites, y sus estaciones terrestres.

  

El sistema +DMC se caracteriza porque cada microsatélite pertenece y es operado por la nación a la que pertenece, pero todos han sido igualmente espaciados en una órbita solar- sincrónica de modo de poder ofrecer diariamente imágenes multiespectrales de cualquier  parte del mundo. Desde el año 2002 operan cinco microsatélites operados por Algeria,  China, Nigeria, Turquía, UK, y próximamente se les unirán otros (España, Vietnam, ets.)  Estos satélites poseen un FOV de 640 km y pueden obtener imágenes multiespectrales con  resolución de 32 m en el nadir. Algunos poseen además sensores pancromáticos de 4 m de  resolución.

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Aplicaciones prácticas de la percepción remota satelital

INDICE DEL TUTORIAL:

1- INTRODUCCION A LA PERCEPCION REMOTA

2. NATURALEZA DE LAS RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS

3. INTERACCION DE LA RADIACION CON LA MATERIA Y ORIGEN DE LOS ESPECTROS

4. INTERACCION DE LAS RADIACIONES CON LOS OBJETOS DE LA SUPERFICIE TERRESTRE.
   INTERACCION DE LAS RADIACIONES CON LOS OBJETOS DE LA SUPERFICIE TERRESTRE (continuación)
   LA REFLECTANCIA EN LOS VEGETALES
   LA REFLECTANCIA EN EL AGUA

5. INTERACCIONES ATMOSFERICAS

6. LA ADQUISICION DE DATOS Y LAS PLATAFORMAS SATELITALES
    LA ADQUISICION DE DATOS Y LAS PLATAFORMAS SATELITALES (continuación)
    SATELITES METEOROLOGICOS Y AGROMETEOROLOGICOS
    LOS NUEVOS SATELITES PARA LA OBSERVACION DE LA TIERRA
    RECEPCION Y TRANSMISION DE LA INFORMACION SATELITAL

7. SENSORES
    7.1. Consideraciones generales
    SENSORES (continuación)
    7.2 Naturaleza de los detectores
    SENSORES: BANDAS ESPECTRALES LANDSAT TM y SPOT HRVIR
    7.3 Estudio de dos casos: LANDSAT y SPOT
    7.4 Resolución
       7.4.1 Resolución espacial
       7.4.2 Resolución espectral
       7.4.3 Resolución radiométrica
       7.4.4 Resolución temporal
   7.5 Escala y resolución espacial.

8. ESTRUCTURA DE LAS IMÁGENES DIGITALES
    ESTRUCTURA DE LAS IMAGENES DIGITALES (continuación)

9. PROCESAMIENTO DE LAS IMÁGENES SATELITALES
    PROCESAMIENTO DE LAS IMAGENES SATELITALES (continuación)
    9.2 Realces
       9.2.2 Filtrado espacial
       9.2.3 Análisis por Componentes Principales
       9.2.4 Combinaciones de color
               Combinaciones de color (continuación)
    IMAGENES SATELITALES - CLASIFICACION
    9.3 Clasificación
         Clasificación (continuación)
            9.4.1 Clasificación supervisada
            9.4.1.2 Clasificador por paralelepípedos.
            9.4.1.3 Clasificador por máxima probabilidad (maximum likelihood)
   Clasificador por máxima probabilidad (maximum likelihood) - (continuación)
         9.3.2 Clasificación no supervisada
         9.3.3 Estimación de la exactitud de una clasificación: Matriz de confusión
   Estimación de la exactitud de una clasificación: Matriz de confusión (continuación)
         9.3.4 Otros métodos de clasificación
            9.3.4.1. Clasificador de red neuronal artificial
                        Clasificador de red neuronal artificial (continuación)
            9.3.4.2 Clasificadores difusos (fuzzy classifiers)

10. ALGUNAS APLICACIONES DE LA PERCEPCION REMOTA
     10.1 Aplicaciones en Agricultura.
         10.1.2 Indices N-dimensionales “Tasseled Cap”
         10.1.3 Indices de vegetación a partir de imágenes hiperespectrales
         10.2.1 Generalidades sobre el infrarrojo térmico
         10.2.2 Aplicaciones del infrarrojo térmico
             10.2.2.1 Temperatura del mar
             10.2.2.2 Temperatura terrestre
    10.3 Monitoreo de áreas de desastre
         10.3.1 Algunos ejemplos típicos
         10.3.2 El monitoreo a escala global de desastres

APENDICE I : NOCIONES BASICAS SOBRE SENSORES DE RADAR

APENDICE II: BIBLIOGRAFIA SUGERIDA

 

OTROS ITEMS DE INTERES

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¿Qué es la percepción remota?

 

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