as novas tecnoloxías para o estudo do medio ambiente

As novas tecnoloxías no estudo do medio ambiente

• Introducción• Simulación mediante ordenadores• Sistemas de teledetección• Outras tecnoloxías

AVANCES TECNOLÓXICOS

ESGOTAMENTO DOS RECURSOS NATURAIS

MAIOR CONSUMO DE RECURSOS

DETECCIÓN E VALORACIÓN DOS

PROBLEMAS AMBIENTAIS

MELLORA NOS PROBLEMAS AMBIENTAIS

CONTAMINACIÓN

EMPEORAMENTO DOS PROBLEMAS AMBIENTAIS

A REVOLUCIÓN TECNOLÓXICA DOS ÚLTIMOS ANOS

USO DOS ORDENADORES• SISTEMAS INFORMÁTICOS (persoa – ordenador)• SISTEMAS TELEMÁTICOS (ordenadores conectan

persoas a distancia)• INTERNET (Web e correo electrónico)• Outras redes

Outras tecnoloxías relacionadas:• TELEFONÍA MÓBIL• COMUNICACIÓN VÍA SATÉLITE• Videoconferencias

•TELETRABALLO•TELEPRESENCIA

A cruda realidade

Só o 14 % da poboación mundial ten acceso ás novas tecnoloxías

O 86% da poboación mundial (os habitantes dos países máis pobres e menos desenvolvidos) non teñen acceso ás novas tecnoloxías

As simulacións coa axuda dos ordenadores poden prever o comportamento de sistemas complexos:

• Sistema económico e ecolóxico mundial (World–2, World-3)

• Clima: aumento do efecto invernadoiro e o cambio climático

• Evolución do burato de ozono

• Evolución da erosión

• Crecemento dunha poboación

Modelos de simulación do sistema ecolóxico mundial

• World -2 : Forrester (1972), analiza a evolución de diferentes variables (poboación, recursos naturais, alimentos producidos, contaminación e capital invertida) partindo de 1900 e ata o ano 2100

Conclusións: o actual ritmo de crecemento leva ao colapso; para estabilizar o sistema deberíanse aplicar fortes reduccións na natalidade, o consumo de recursos, a contaminación, etc.

World – 3Desenvolvido por discípulos de Forrester (1991), mellora o modelo anterior, e

dispoñe de máis datos e de ordenadores máis sofisticados. Aínda así , chega ás mesmas conclusións:

Se continua a tendencia actual o sistema ecolóxico mundial chegará ao colapso en 100 anos (EXPLOTACIÓN INCONTROLADA)

Se somos optimistas e consideramos que neste tempo poderían duplicarse os recursos (novos xacementos de petróleo e outros minerais, mellora do rendemento das explotacións agrícolas e gandeiras e de obtención de enerxía, novos inventos que usen novos recursos non renovables, etc. ) o colapso prodúcese e aínda é maior que no caso anterior

Aínda é posible acadar a estabilidade ecolóxica e económica cara ó futuro se se toman de forma inmediata as medidas axeitadas (DESENVOLVEMENTO SOSTIBLE)

Outras simulacións

Previsións de estrés hídrico

A teledetección

• Compoñentes dun sistema • Radiacións empregadas • Características das imaxes

• Soporte das imaxes • Imaxes dixitais e resolución • Composición da cor

• Satélites e sensores

Compoñentes dun sistema de teledetecciónSENSOR: Compoñente capaz de captar e transmiti-las imaxes

FLUXO DE ENERXÍA: enerxía que captan os sensores que pode ser a solar, a que emite o terreo e a vexetación (sensores pasivos) ou o reflexo da radiación que emite o propio satélite (sensores activos)

CENTRO DE RECEPCIÓN: recolle as imaxes procedentes do sensor e as procesan e corrixen se é necesario

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN: distribúe as imaxes para que os usuarios dispoñan delas

RADIACIÓNS EMPREGADAS NA TELEDETECCIÓN

Banda azul (B)Banda verde (G)

Banda vermella (R)

IRP IRMIRT Microoondas

Cor

es p

rimar

ias

da b

anda

vis

ible

Características das imaxes na teledetección

* Imaxes analóxicas (fotografía convencional)

• Imaxes en branco e negro• Fotografías en cor• Fotografías con película de infravermello

• Imaxes dixitais (codificación de números)

• En tonos de gris• En cor• En falsa cor

Ver exemplos

Imaxe en branco e negro a partir de película fotográfica

Imaxe en branco e negro

Sobre película fotográfica de infravemello

Imaxe obtida a partir de película fotográfica en cor

Imaxe dixital en tonos de gris

Imaxe dixital coreada

Imaxe dixital en cor verdadeira

Imaxe dixital en falsa cor

Características das imaxes dixitais na teledetección

A imaxe captada polos sensores dos satélites se divide en cadrados regulares que se chaman PIXELES (picture elements)

A imaxe que nós vemos é o resultado da unión dos pequenos píxeles, a modo dun mosaico

Os píxeles das imaxes dixitais son máis claros ou oscuros según a radiación lumínica que emitan

Esta información almacéase en forma numérica (sistema dixital)

Para aumentar a calidade final dunha imaxe, o seu detalle (RESOLUCIÓN) debemos aumentar tamén a cantidade de datos almaceados polos sensores (CANTIDADE DE INFORMACIÓN OU BITS)

Resolución das imaxes dixitais É a capacidade para discrimina-los detalles

•Resolución espacial: tamaño do pixel, área máis pequena que pode distinguirse

•Resolución temporal: tempo que transcorre entre a obtención de dúas imaxes

•Resolución radiométrica: cantidade de tons de gris que posúe unha imaxe

•Resolución espectral: diferentes bandas nas que toma imaxes o sensor

Segundo tamaño do pixel haberá máis ou menos detalle na imaxe. Esto coñecese como RESOLUCIÓN ESPACIAL Tamaño pixel = 1n Tamaño pixel = 6n Tamaño pixel = 12n

> Nº

de

píxe

les p

or im

axe

> Ta

mañ

o do

pixe

l

Exemplos de resolución espacial dos satélites: • LANDSAT-TM (30m X 30m), SPOT (10m x 10m)

> Re

solu

ción

> Ca

lidad

e da

imax

e

No código dixital estes tonos de gris almacéanse como información númerica

A cada tono de gris correspóndelle unha cifra, dende o valor 0 (pixel negro) ata ó valor máximo, N-1 (pixel branco)

A cantidade máxima de tonos de grises das imaxes, N, é a RESOLUCIÓN RADIOMÉTRICA

Cada un dos píxeles dunha imaxe ten un ton de gris uniforme dacordo coa intensidade da radiación (luz) recibida

Imaxe co 16 niveis de gris

Pixel branco, valor 15, máxima luminosidad

Pixel gris intermedio, valor 7, luminosidad media

Pixel negro, valor 0, mínima luminosidad

2 niveis 16 niveis 256 niveisResolución

Nº de tons de grisNº de bits de información

+-

Características da resolución radiométrica(tons de gris dunha imaxe)

A resolución radiométrica pódese expresar como número de bits por pixel, segunda fórmula log2N = nº bits por pixel, sendo N a cantidade de niveis de gris da imaxe

Unha imaxe de 2 niveis de gris (branco e negro) terá unha resolución de 1bit por pixel (21=2). Unha imaxe de 4 niveis de gris terá unha resolución de 2 bits por pixel (22 = 4) A unha imaxe de 8 niveis de gris correspóndelle unha resolución de 3 bits por pixel (23 = 8). Unha imaxe de 64 niveis de gris terá unha r. radiométrica de 6 bits por pixel (26 = 64).

O aumentar o número de tons, a imaxe é máis perfecta; sen embargo tamén aumenta o número de datos necesarios para reproduci-la e almaceala (arquivo maior).

Se o tamaño do pixel é moi pequeno a calidade da imaxe é excelente; isto supoñe maior cantidade de información almaceada

O número de bandas de radiación que se toman e usan para compoñer as imaxes proporciona máis información e calidade; a contrapartida é a cantidade de datos e tecnoloxía necesaria.

Os datos dunha zona en diferentes momentos permítenos coñecer a evolución de diferentes procesos.

No caso da información meteorolóxica é necesario recopilar datos cada pouco tempo (horas e minutos)

Sen embargo, demasiada información en pouco tempo pode colapsar unha central de datos e está limitada pola tecnoloxía actual

Debe escollerse a calidade das imaxes e a cantidade de datos a manipular en función dos obxectivos propostos

Existe unha limitación tecnolóxica, que varía de ano en ano para dispoñer ou manipular máis ou menos datos

¿CALIDADE FRONTE A CANTIDADE DE INFORMACIÓN?

Alguns satélites toman imaxes cada pouco tempo da mesma zona

O número de imaxes que se toman por unidade de tempo coñécese como RESOLUCIÓN TEMPORAL.

Por exemplo, o satélite METEOSAT toma imáxenes cada 15 minutos

RADIACIÓNS USADAS NA TELEDETECCIÓN

Zona visible INFRAVERMELLO (IR)MICROONDAS

Canto máis ancha sexa a banda de captación, maior será a RESOLUCIÓN ESPECTRAL

Algúns satélites poden captar á vez diferentes franxas de radiación (SENSORES MULTIBANDA) como o satélite LANDSAT-TM

3 bandas de luz visible

4 bandas de infravermello

Composición da cor nas imaxes dixitais

Composición de imáxenes en corNa fotografía dixital, unha imaxe en cor obténse da combinación das imaxes tomadas en 3 bandas espectrais

Banda 1 azul (B)

Banda 3 vermello (R)

Banda 2 verde (G)

IMÁXENES EN COR NATURAL (RGB = 321)

A cada pixel da imaxe da banda 3, otorgámoslle a cor vermella, R.

A cada pixel da imaxe da banda 2, otorgámoslle a cor verde, G.

A cada pixel da imaxe da banda 1, otórgaselle a cor azul, B.

As intensidades dos cores vermella, verde e azul están determinados polo ton de gris que posúan as imaxes.

Combínanse as tres imaxes de cor para obtir a imaxe de cor natural

As diferentes cores obténse da combinación dos primarios

IMÁXENES EN FALSA COR• Otórgase a cor vermella ás imaxes obtidas na

banda 4 (Infravermello próximo)• A cor verde otórgase ás imaxes obtidas na banda

3 (radiación visible vermella)• A cor azul otórgase ás imaxes obtidas na banda 2

(radiación visible verde)

Imaxe de Nápoles en falsa cor RGB = 432

Outras imáxenes en falsa cor• RGB = 7 5 4

• RGB = 7 4 2

• RGB = 7 4 3

• Útiles para discriminar fotos queimadas

• Se discriminan zonas urbanizadas de zonas cultivadas

• Se detectan zonas encharcadas ou cultivos de regadío

RGB = 321

Principais mecanismos de teledetección espacial

o Órbitas dos satéliteso Sensores de varrido multiespectralo Sensores de microondaso Sensores lídar

• XEOESTACIONARIAS: movemento sincronizado co de rotación da Terra, aparecen inmóviles e observan a mesma zona, circulan a grande altitude, moita área barrida, alta resolución temporal

• POLARES: perpendicular ó plano de Ecuador terrestre. Menor altitude, menor área barrida, máis resolución espacial

Órbitas dos satélites

Diferentes exemplos de órbitas dos satélites actuais

Funcionamento dos sensores de varrido multiespectral

Sensores de microondas• Pasivos: captan os

microondas que emiten os obxectos da superficie terrestre (xeo, icebergs, neve).

* Activos: emiten microondas e recollen o sinal de retorno, coñecidos por RADAR (Radio Detection And Ranging)Realizan imaxes dixitais en tons de gris que se poden corear posteriormente

Imaxes tomadas por radar

Manchas de fuel procedentes do Prestige

Imaxes estereoscópicas

Se obteñen a partir de dúas tomas con diferente ángulo de incidencia

Imáxenes anaglíficas

Son unha variante das imáxenes estereoscópicas; as dúas imaxes obtidas, coloréanse unha de vermello e a outra en azul; superpóñense ambas e a imaxe resultante, vista con lentes especiais, produce unha sensación de relevoFoto anaglífica xerada

por ordenador a partir de imaxes tomadas polo radar SIR

Sensores LídarEmisión dun pulso de láser que choca cos contaminantes e que é reflictida

A enerxía de retorno é recollida e interpretada: Cada contaminante detéctase polo tempo transcorrido dende a emisión ata á recepción

OUTRAS TECNOLOXÍAS PARA O ESTUDIO DO MEDIO AMBIENTE

• GPS• SIG• Sistemas telemáticos de cooperación internacional

GPS Global Positioning SystemAparato que calcula a posición onde nos atopamos.

Serve para navegación, rescate de persoas, localización de buques, seguemento de animais, localización de mareas negras, realización

de mapas

Para averiguar a posición o GPS debe recibir sinais de alomenos 4 satélites, 3 para triangular e outro para corrixir os desfases, aínda que soen coller as sinais de 6 ou máis satélites. Hoxe hai 24 satélites movéndose continuamente en órbitas polares.

¿Como funciona o GPS?

Existen tres sistemas: 1) posicionamiento estándar (SPS de precisión de 100 metros) , 2) posicionamento preciso (SPP de 20 metros de erro) e 3) GPS diferencial (erro máximo de 3 metros).

SIX (Sistema de información xeográfica)GIS (Geographic Information System) é un conxunto organizado de datos xeográficos da mesma porción dun territorio.

Os datos soen representarse en CAPAS SUPERPOSTAS (diferentes mapas temáticos)

Os SIX tamén poden incluir datos non representables en mapas: datos de catastro, de censo, de crecemento urbán, etc.Os SIX serven para almacenar, representar gráficamente, manipular e xestionar unha información sobre o territorio.

A información gárdase en formato dixital que se pode transformar en visual, debendo de ser actualizada con frecuencia e estar dispoñible telemáticamente polos interesados.

Utilidad dos SIX• PREVENCIÓN DE RISCOS

* ORDENACIÓN DO TERRITORIO* XESTIÓN DE RECURSOS* DETECCIÓN DE IMPACTOS AMBIENTAIS

• SIMULACIÓNS

Six de ICONA

Exemplos de SIX

A cooperación internacional fíxose necesaria no tema da predicción meteorolóxica, nacendo o WMO (World Meteorological Organizatión) que puxo en marcha o sistema de vixilancia meteorolóxica mundial

SISTEMAS TELEMÁTICOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONAL

O sistema de VIXILANCIA METEOROLÓXICA MUNDIAL inclúe:

• Equipos de teledetección por satélite• Estacións meteorolóxicas terrestres e mariñas

• Sistema de comunicacións entre elas• Centros de recepción e análise de datos• Centros meteorolóxicos nacionais

Acabouse