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Percepción Remota aplicada a la detección de deslizamientos de tierra en el área oeste
de Puerto Rico
Ingrid N. Agosto Rubio1, Osvaldo Amarro Lebrón2
1Estudiante Subgraduado – Departamento de Ingeniería Civil y Agrimensura
2Estudiante Subgraduado – Departamento de Geología
Universidad de Puerto Rico, Mayagüez
Resumen
Los deslizamientos de tierra son desplazamientos de masa de tierra o rocas en pendiente en forma repentina o
lenta. Este es un fenómeno de la naturaleza que se define como “el movimiento pendiente abajo, lento o
repentino de un talud formado por materiales naturales (roca, suelo o vegetación) o bien por rellenos
artificiales”. Los deslizamientos suelen presentarse sobre todo en épocas lluviosas. Los deslizamientos son
comunes en la zona montañosa de Puerto Rico, principalmente debido a la alta frecuencia de intensas lluvias
y la elevada lluvia media anual (Larsen y Simon 1993). El problema se vuelve más crítico teniendo en cuenta
la presencia de suelos residuales y erosionados, comunes en Puerto Rico (Deere y Patton 1971; Sowers 1971)
y eventos naturales extremos como huracanes y terremotos (Scatena y Larsen 1991). Los deslizamientos no
son iguales en todos los casos por eso es indispensable para reducir el riesgo conocer las causas y la forma
de como se originan. En este trabajo utilizaremos la percepción remota para detectar deslizamientos de tierra
o zonas en donde pueden ocurrir deslizamientos en el área oeste, utilizando el programa de procesamiento de
imágenes ENVI.
Palabras clave: deslizamientos de tierra, área oeste de Puerto Rico y percepción remota
Introducción
Para el estudio de deslizamientos de tierra en el
área oeste de Puerto Rico se seleccionaron los
pueblos de Mayagüez y Cabo Rojo. Para realizar
el estudio de los deslizamientos de tierra es
importante conocer el área de estudio, tanto su
geología como su topografía. Ambos pueblos se
encuentran ubicados en la región oeste de Puerto
Rico, sin embargo el pueblo de Cabo Rojo está
ubicado en la región sur- oeste de Puerto Rico.
Ambos pueblos son pueblos costaneros por tal
razón presentan planicies alrededor de sus costas
formadas por sedimentos aluviales y sedimentos
costeros. Las planicies costeras son en su
mayoría, ambientes desposicionales compuestos
por arena, grava y arcilla que forman depósitos
costeros cuaternarios, pantanos, dunas, planicies
aluviales y sedimentos loésicos (Briggs and Akers
1965). Dentro de la geología del área
encontramos que está compuesta por rocas
volcánicas, depósitos superficiales y serpentinita.
Figura 1. Geología de Puerto Rico1
1(Briggs, R.P. y Akers, J.P. (1965). “Hydreologic map of Puerto Rico and adjacent islands.” U.S. Geological Survey Hydrologic Investigations Atlas HA-197).
Otro de los factores que debemos tomar en
consideración es el clima del área en el área de
estudio. En los pueblos de Cabo Rojo y
Mayagüez tenemos un clima regularmente árido,
con poca incidencia de lluvias. Claro con
excepción de la época de huracanes la cual se
presenta en Puerto Rico entre los meses de mayo a
noviembre en dicha época es donde se presenta en
Puerto Rico fuertes cantidades de lluvias
provocando mayor incidencia de deslizamientos
de tierra para esa época.
Para realizar el estudio de deslizamientos de tierra
en nuestro trabajo tomamos en consideración
todos estos factores además del estudio realizado
con el programa procesamiento imágenes ENVI.
En donde se utilizaron fotos aéreas (NOAA 1999)
y imágenes de los sensores MSS y ETM.
Metodología
Para realizar el estudio de las fotos con el
programa de procesamiento imágenes ENVI
realizamos diferentes clasificaciones a las
imágenes tanto supervisadas como no
supervisadas. Para las clasificaciones
supervisadas realizamos la selección de las
regiones de interés, en el pueblo de Cabo Rojo
seleccionamos diez regiones de interés entre las
cuales estaban: terreno plano (rojo), forestal
(verde), agua clara (azul), agua oscura (amarillo),
zona costera (cyan), land slide (magenta),
humedal (marron), mangle (sea green), carreteras
(violeta), zona urbana (coral). La región de land
slide seleccionamos lugares en donde se
observaba que habían ocurrido deslizamientos de
tierra.
Figura 2. Cabo Rojo – Regiones de interés
Las regiones de interés utilizadas para el pueblo
de Mayagüez fueron: laguna (rojo), sedimentos
(verde), océano (azul), arena (amarillo), land slide
(magenta), forestal (cyan), zona urbana (marrón),
carreteras (sea green) y terreno plano-land
(violeta). Nuevamente la región seleccionada
como “land slide” la seleccionamos tomando en
consideración lugares en donde el terreno
mostraba características de que había sucedido un
deslizamiento de tierra.
Figura 3. Mayagüez – Regiones de Interés
Las regiones de interés se utilizaron para realizar
la clasificación supervisada “Maximum
Likelihood” esta clasificación basa su
clasificación comparando los valores digitales de
la imagen y agrupándolos. Para comparar la
clasificación supervisada se realizaron
clasificaciones no supervisadas las cuales fueron
Isodata y K-means. Luego de tener las
clasificaciones terminadas procedimos a realizar
el índice de vegetación (NVDI) de las imágenes,
para este no pudimos utilizar las fotos aéreas ya
que para realizar e NVDI se necesita tener las
banda infrarroja y banda roja. Para el pueblo de
Cabo Rojo utilizamos la imagen tomada por el
sensor MSS y para el pueblo de Mayagüez
utilizamos la del sensor ETM. A todas las
imágenes tanto las fotos aéreas como a las
imágenes de los sensores MSS y ETM se le
realizo un “spatial subset” para poder hacer el
estudio de un área en especifico.
Resultados y Discusión
Al realizar las diferentes clasificaciones en las
imágenes podemos concluir que en ambos
municipios del area oeste de Puerto Rico existe
una gran extensión de terreno plano lo cual
disminuye el índice de deslizamientos de terrenos,
tanto las clasificaciones supervisadas como las no
supervisadas demostraban las mimas
clasificaciones.
Figura 4. Cabo Rojo – Clasificación Maximum Lihelihood2
2 El norte en esta imagen es hacia la parte inferior de la imagen.
Al comparar esta imagen (Figura 4) ya clasificada
con la foto aérea original podemos observar que
según nuestro conocimiento del área la imagen
está clasificada correctamente. Claro que pueden
existir errores y esto se debe a pixeles mezclados
a la hora de seleccionar las regiones de interés.
Cuando comparamos la imagen de la Figura 4 con
las imágenes de las clasificaciones no
supervisadas realizadas con el programa de
procesamiento de imágenes ENVI podemos notar
que las clasificaciones son similares.
Figura 5. Cabo Rojo – Clasificación Isodata 3
3El norte en esta imagen es hacia la inferior de la imagen.
Figura 6. Cabo Rojo – Clasificación K- Means 4
4 El norte en esta imagen es hacia la inferior de la imagen.
Al realizar la clasificación para las imágenes de
Mayagüez nos demostró nuevamente la gran
extensión de terreno plano que existe en esta área
y esto puede ser una de las razones por las cuales
no ocurren tantos deslizamientos en esta área,
además también otro de los factores que afectan es
la geología del área.
Figura 7. Mayagüez – Clasificación Maximum Likelihood
Figura 8. Mayagüez – Clasificación Isodata
Figura 9. Mayagüez – Clasificación K-means
Para realizar nuestro estudio también se llevo a
cabo el índice de vegetación del área de estudio y
determinamos que mientras mayor índice de
vegetación menos probabilidad de deslizamientos
de tierra existían, claro que en la zonas montañosa
o sea en la cordillera central de Puerto Rico es un
área con un gran índice de vegetación, pero es
donde ocurren mayor índice de deslizamientos de
tierra y esto se debe a los cambios en pendientes
en el terreno que existen en esta área. Estos son
detalles que tomamos en consideración a la hora
de determinar nuestras conclusiones.
Figura 10. Cabo Rojo – NVDI 5
5 Imagen del sensor MSS
Figura 11. Mayagüez – NVDI 5
5 Imagen del sensor ETM
Conclusión
Uno de los problemas que encontramos al realizar
nuestro trabajo fue que dado a que Puerto Rico se
encuentra en una región tropical, la vegetación
nos limita la identificación de los deslizamientos
de tierra. Dentro de los factores que también
afectan la identificación de deslizamientos de
tierra encontramos la falta de resolución espacial
en las imágenes de Puerto Rico. Para poder
identificar correctamente los deslizamientos de
tierra es necesario tener imágenes de alta
resolución espacial.
Al realizar el estudio de las imágenes y tomando
en consideración la geología y el clima del área de
estudio podemos concluir que el área de menor
probabilidad en deslizamientos de tierra es la
región oeste de Puerto Rico. Esto ocurre debido a
la baja precipitación en la zona a través del año.
Además de que el área oeste de Puerto Rico es
considerada una zona árida. Debido a su clima y
a su alto nivel de vegetación podemos concluir
que el área oeste de Puerto Rico es un área con
menos índice de deslizamiento de tierra.
Entre las recomendaciones que podemos hacer es
que para realizar estudios de deslizamientos de
tierra utilizando percepción remota es importante
tomar en consideración la zona de área de estudio,
ya que si es una zona tropical la vegetación
impedirá la identificación de los deslizamientos y
la utilización de imágenes de alta resolución. Otra
forma es seleccionar fechas en especifico para
realizar nuestro estudio ya que si utilizamos
fechas en donde hayan ocurridos eventos naturales
recientemente podemos obtener una mejor
identificación de deslizamientos de tierra.
Agradecimientos
Queremos agradecerle a Fernando Gilbes Phd y
Linda Vélez PE, PLS, MS por la administrarnos la
imágenes utilizadas en nuestro trabajo.
Referencias
Briggs, R.P. y Akers, J.P. (1965). “Hydreologic
map of Puerto Rico and adjacent islands.” U.S.
Geological Survey Hydrologic Investigations
Atlas HA-197
M. A. Pando, M. E. Ruiz
y M. C. Larsen.
Deslizamientos en Puerto Rico producidos por
lluvia. Rev. Int. de Desastres Naturales,
Accidentes e Infraestructura Civil.