Detección de cambios en la línea de costa de Cayo Cruz. Percepción Remota.

Esquema metodológico

Metodología empleada:

Etapa-1 se define el área a ser estudiada y se plantea la problemática, además de desarrollarse una búsqueda bibliográfica de trabajos ya existentes relacionados con el tema así como también trabajos que bridaran métodos y metodologías para estudios de: análisis temporal, de cambios en la línea de costa.

Etapa -2 búsqueda y adquisición de métodos y técnicas , así como datos a procesar. Se obtienes datos para realizar la caracterización fisico-geografica del área, imágenes satelitales y se definen los programas para el procesamiento.

Etapa-3 Se realiza el pre-procesamiento y procesamiento de las imágenes satelitales, incluyéndose procesos como combinación de bandas seleccionadas, recortes, correcciones y clasificación no supervisada y supervisada. El análisis multitemporal seria el proceso utilizado, basado en la técnica de resta de imágenes, en este caso para las fechas, 1987 y 2015, el cual consiste en una resta entre las dos imágenes permitiendo discriminar aquellas zonas que han experimentado cambios entre esas fechas.

Las zonas estables presentarán un valor cercano a cero, mientras que las que hayan experimentado cambios ofrecerán valores significativamente distintos a cero (positivos o negativos).

Formula :NDc= NDt2- NDt1

Donde:

NDc indica el ND correspondiente a la imagen de cambios

NDt1 y NDt2 los correspondientes niveles digitales a las imágenes de la primera y segunda fecha

Etapa-4 Análisis de los resultados, Interpretación y análisis de el Informe y los Mapas.

Planteamiento del problema. Cayo cruz geomorfológicamente se considera una barra arenosa consolidada, de unos 26 km2, con

llanuras que no sobrepasan los 5 m de altura y pendientes con un rango de 1-3°, por lo que se

considera un área muy susceptible a cambios, los cuales pueden estar provocados por el incremento

del nivel del mar y la exposición ante eventos meteorológicos extremos. Debido a que esta zona

geográfica es uno de los principales escenarios turísticos de cuba, es necesario identificar cambios en

la línea de costa y evolución de estos en décadas para así establecer zonas altamente vulnerables.

Justificación

Debido a la sensibilidad geomorfológica y la alta demanda turística que se desarrolla en la zona, existe

la necesidad de identificar zonas con cambios significativos en la línea de costa, las cuales sirvan de

referencia en la toma de decisiones para el ordenamiento turístico y trabajos relacionados con la

simplificación de peligro vulnerabilidad y riesgo.

Objetivo General

Determinar los cambios espaciales en la línea de costa de Cayo Cruz.

Objetivos Específicos

• Determinar, clasificar y cartografiar los distintos elementos que conforman la línea de costa de Cayo

Cruz.

• Analizar y cartografiar las variaciones espaciales de los diferentes cambios en la línea de costa de

Cayo Cruz para los años 1987 y 2015.

Softwares empleados

Caracterización físico –geográfica del área

Características geológicas.

Características geomorfológicas

Suelo

Factores Oceanográficos

Características climáticas

Características bióticas

Aguas terrestres superficiales y subterráneas

Turismo

Procesamiento de las imágenes satelitales Adquisición de imágenes satelitales La imágenes satelitales fueron adquiridas de la página: http: //landsat.usgs.gov/, en busca y descarga – Earth Explorer. Para realizar este proceso, se tuvo en cuenta criterios como: Coordenadas del lugar, Búsqueda de criterios, Fecha, Conjunto de datos, (selección del sensor) y Resultados. Se adquirieron dos imágenes para el estudio multitemporal, las cuales corresponden a los sensores Landsat 5 para la fecha de 1987 y Landsat 8 para la fecha de 2015.

Combinación de bandas Para la selección de las bandas, se tuvo en cuenta las características geográficas de la zona de estudio y las aplicaciones que tiene cada banda. Las combinaciones de banda están especificadas en orden rojo, verde, azul (RGB). Se determinó combinar 3 bandas, las cuales fueron (infrarrojo cercano, verde y azul), esta combinación se tuvo en cuenta para las imágenes de cada uno de dos sensores

Corte de las Imágenes El corte de las imágenes satelitales de 1987 y 2015 se realizó en ERDAS IMAGINE 2014, mediante el método de recorte (polígono irregular), generando un AOI, el cual se superpuso a cada una de las imágenes, con el objetivo de discriminar el áreas de mar, dejando solo representadas las aguas costeras.

Corrección atmosférica Esta se realizó en el programa ENVI5.1, mediante el módulo atmospheric correction, convirtiendo los ND a valores de radiancia, en el sub módulo de radiometric calibration, luego el sub módulo FLAASH atmospheric correction para obtener valores de radiancia. Para este proceso hay que tener en cuenta una serie de datos que se introducen en esta ventana y que son tomados de los metadatos de la imagen como por ejemplo: Elevación máxima, Talla del pixel, Fecha de vuelo, Hora de vuelo, Modelo atmosférico, Modelo de aerosol, Visibilidad y otros.

Características de los sensores Landsat 5 MT y Landsat 8

SENSORES BANDAS ESPECTRALES

RESOLUCION ESPECTRAL

(µm)

RESOLICION ESPACIAL ( metros)

RESOLUCION TEMPORAL

( días)

RESOLUCION RADIOMETRICA

(bist)

AREA DE COVERTURA

LANDSAT 5 TM Banda 1- azul 0.45 - 0.52 30

16 8 185x170

Banda 2- verde 0.52 - 0.60 30 16 8 185x170

Banda 4- Infrarrojo cercano1

0.76 - 0.90 30 16 8 185x170

LANDSAT 8 Banda2- azul 0.450 -0.515 30 16 16 183x170

Banda 3- verde 0.525 – 0.600 30 16 16 183x170

Banda 5- Infrarrojo cercano1

0.845 – 0.885 30 16 16 183x170

Fuente: Elaborada por la autora

Perfiles de playa

Los perfiles de playa se consideran una herramienta de los estudios de ingeniería costera.

Cada perfil reflejara las características propias del área donde se aplique esta herramienta.

Permiten la obtención de la configuración de la playa y la descripción de sus características geomorfológicas (estrán, berma y duna, punto de inflexión, pendiente, tipo de fondo, etc.

Representación gráfica del perfil

En la costa norte de cayo cruz existe una red de perfiles de playa monumentados, los cuales se encuentran ubicados por sectores. Debido a las características geomorfológicas de la costa, los 4 sectores establecidos son: Sector 1.- Ensenada de la Sigua. Sector 2.- Desde punta Alto del Puerto hasta Punta La Cocina. Sector 3.- Desde Punta La Cocina hasta Punta La Quebrada. Sector 4.- Desde Punta la Quebrada hasta Punta del Este.

Clasificación no supervisada y supervisada.

Se realizó mediante el Programa ERDAS IMAGINE 2014, menú Raster/Unsupervised/Unsupervised Classification, se ingresa cada imagen previamente tratada y el nombre de la nueva imagen resultante, este programa mediante el algoritmo seleccionado K Means, agrupa los pixeles en conglomerados con características espectrales similares. Teniendo en cuenta que los resultados de la clasificación no fueron aceptables, debido a que el algoritmo de clasificación interpretó elementos diferentes como iguales clases, ejemplo las nubes y la arena, se consideró que las imágenes no eran aptas para el análisis multitemporal

Para ambas imágenes se realizó la clasificación supervisada, mediante el Programa ERDAS IMAGINE 2014, menú Raster/Supervised/Supervised Classification. Para este proceso fue necesario asignar las áreas de interés, para ello se definieron las clases que se querían obtener. Se creó un AOI el cual recogió distintas muestras de la superficie las cuales fueron trabajadas y combinadas en dependencia del resultado que se quiera obtener. Quedan establecidas las clases para el estudio, con un total de 6 clases, de las cuales solo (vegetación, bosque siempreverde, mangle y arena) serán las analizadas temporalmente:

Análisis e interpretación de los resultados.

Análisis visual mediante la comparación de una región que muestra cambios significativos, para esto se comparó imágenes analizadas visualmente con mediciones in situ que corresponden a perfiles de playa.

Antes Después

La imagen de diferencia muestra también los cambios ocurridos en general en todo es cayo, es una imagen en tonos de grises donde cada tonalidad expresa un cambio espacial.

La imagen de diferencia que se obtiene tendrá: • Tonos oscuros para zonas que hayan reducido su ND • Tonos claros para zonas que hayan ganado ND • Tonos intermedios para zonas que siguen estables.

Se observan áreas oscuras y blancas situadas en la cosa sur en zona de mar, que corresponden a nubes que contenían las imágenes, estos resultados fueron obviados mediante el recorte realizado por el Shapefile, costa-polilyne el cual permitió el ajuste a la zona de interés, libre de nubes, para una mejor interpretación de los resultados. Las tonalidades más claras se visualizaron más bien en las costas así como las oscuras, mientras que las intermedias caracterizan la región central del cayo coincidiendo con las zonas más estables. Toda la costa norte se ve representada por una línea oscura la cual expresa una reducción en los niveles digitales que a su vez puede significar, reducción del área de playa.

clases superficie(ha)- 1987 % superficie(ha)- 2015 %2

arena 229.86 14% 202.41 12%

mangle 773.91 47% 515.79 32%

vegetación 516.06 31% 836.82 52%

bosque siempre verde 122.31 7% 66.69 4%

total 1642.14 100% 1621.71 100%

Según los datos de la cantidad de área de la clases por fecha, podemos decir que ha habido una reducción de estas a lo largo de 28 años, valido aclarar que la vegetación en la única clases que ha aumentado con el paso de los años. La clasificación supervisada para ambas fechas muestra el comportamiento de las clases en cuanto a su disminución o ganancia espacial, las clases que caracterizan la zona costera tienden a la disminución de sus áreas así como ausencia, interpretada visualmente como desaparición. Tanto la tabla de superficies como el grafico, muestran el comportamiento estadístico de las superficies de cada clase para el año 1987 y 2015.

Para un porcentaje de 15 % se analiza un disminución en los valores con respecto al 5%, debido a que a medida que se aumenta el % se hace una mayor discriminación de las áreas que han cambiado. Las áreas en general siguen una tendencia al decrecimiento, el valor de áreas disminuidas en 28 años es de 917.28 y 800.1 (ha) para ambos cambios analizados, el cual supera el valor de las incrementadas con 804.24 y 331.47 (ha) respectivamente. Haciendo un análisis visual de los cambios ocurridos solo en las zona de costa se puede observar áreas de color rojo, lo cual significa que la tendencia es a la disminución de las áreas.

Partiendo de un análisis de la tabla de porcentaje se puede afirmar que para un 5% de variación, las áreas de incremento se ven mas reflejadas en la región oeste, mientras que las áreas de disminución se localizan mas hacia la parte este. El mayor porcentaje de la zona de incremento se localizan en el centro-oeste del cayo aunque se manifiestan también zonas de incremento en la región este pero en menor medida. Las zonas asociadas a la disminución se localizan en las zonas costera de la región sur-este aunque cabe destacar que se manifiestan también en algunas zonas de la costa sur de la región oeste.

Mapas resultados

• Para estudiar cambios en la línea de costa se debe tener en cuenta un estudio físico geográfico de la zona previamente realizado, que incluya caracterizaciones de sus tipos de costas, eventos meteorológicos, oceanografía entre otros, debido a que las costas y la línea que las define es un elemento cambiante

• Las técnicas empleadas en general, permitieron desarrollar el trabajo, además de establecer las diferencias detectadas en ambas fechas en el periodo de estudio, así como cartografiar los resultados obtenidos.

• La detección de cambios en la línea de costa se obtuvo mediante el análisis multitemporal de las clasificaciones supervisadas para el área, en un intervalo de 28 años, con especial atención en los cambios ocurridos en la clases pertenecientes a las categoría arena y mangle siendo estas dos las que se presentan en un mayor porcentaje en las costas del cayo siendo evidente la perdida de área perteneciente a ambas.

• La mayor cantidad de cambios se detectaron en la región este de cayo coincidiendo con la zona más vulnerable geomorfológicamente, mientras que la zona oeste y de importancia para el desarrollo turístico se mostró sin cambios en su llanura central (Llanura marino – biógena acumulativa) y en menor medida, algunos cambios en sus costas norte y sur.

• El 92% de las áreas de la imagen de cambios a un 5% de variabilidad, permanecieron sin cambios, mientras que las incrementadas fueron en un 4% al igual que las decrecidas.

• Para la imagen de cambios a un 15 %, el valor de las áreas sin cambios es de un 95%, disminuyendo el valor de las áreas incrementadas a un 1% y decrecidas 4% manteniendo su porcentaje.

Conclusiones

Muchas gracias por su atención