TEMA 2.FUENTES DE INFORMACIÓN AMBIENTAL

1. Sistemas de determinación de posición por satélite (GPS).2. Fundamentos, tipos y aplicaciones (sólo conceptos).3. Teledetección: fotografías aéreas, satélites meteorológicos y de información medioambiental (sólo conceptos).4. Interpretación de fotografías aéreas (sólo conceptos).5. Radiometría y sus usos (sólo conceptos).6. Programas informáticos de simulación medioambiental (sólo conceptos).

Las nuevas tecnologías se pueden aplicar al medio ambiente para mejorar su estudio.1. Sistemas de determinación de posición por satélite (GPS).

Son conjuntos de satélites artificiales lanzados al espacio con el objetivo de determinar las coordenadas geográficas (latitud y longitud) de un punto cualquiera del planeta, las 24 horas del día y sean cuáles sean las condiciones climáticas.

2. Fundamentos, tipos y aplicaciones.

FUNDAMENTOCada aparato receptor, denominado también GPS, navegador o receptor, capta las señales procedentes de al menos tres de los satélites y, por triangulación esférica, nos permite medir la posición (longitud, latitud y altitud) en cada instante de cualquier punto geográfico donde nos encontremos, con una precisión de más-menos 1 m, cada 15 segundos. (Los 3 satélites miden la distancia que los separa del receptor GPS para calcular su posición, los receptores GPS normalmente pueden sintonizar más de 6 satélites al mismo tiempo). También son capaces de determinar la velocidad y dirección en la que nos movemos. TIPOSEntre los diferentes tipos de sistemas globales de navegación por satélite destacar los siguientes:

Los rusos tienen un sistema de posicionamiento similar al GPS americano llamado GLONASS consta de 24 satélites dispuestos en tres orbitas de 8 satélites cada una, situadas a 19.100 kilómetros de altitud.

La Unión Europea ha desarrollado el sistema GALILEO (30 satélites) como alternativa civil frente al GPS estadounidense y al GLONASS ruso, cuyo origen es militar. Se trata de 30 satélites

dispuestos en tres órbitas circulares alrededor de la Tierra, inclinadas 56º respecto al ecuador y a una altitud de 23.000 km.

Página 1APLICACIONES MEDIOAMBIENTALES DE LOS GPS.Además de usarse para conocer la posición, también se usan para estudios en movimiento ya que pueden calcular la trayectoria, velocidad y tiempo estimado en llegar al objeto. Resultan útiles para el transporte por tierra (coches, camiones), la navegación (barcos), el control de tráfico aéreo, seguimiento de animales etc. Pero, verdaderamente a nosotros nos interesan solamente las:

Aplicaciones medioambientales.

Cartografía Realización de mapas, actualizando los ya existentes o elaborando nuevos.

Gestión de espacios protegidos

Se pueden utilizar para delimitarlas zonas de un espacio protegido en función de diversos criterios: uso, distribución de especies, caminos, etc.

Riesgos

Permiten localizar y delimitar las fuentes de riesgo, sean naturales o artificiales, así como las zonas expuestas a tales riesgos. Además facilitan la toma de decisiones en caso de catástrofe para minimizar los daños o dirigir los equipos de intervención de forma más eficiente (la coordinación de trabajos de extinción de incendios, el rescate de personas, plagas, huracanes, marea negra…)

Recursos naturales Inventarios de recursos, localización de bancos de pesca y el cálculo de la extensión de bosques y cultivos o de yacimientos minerales.

Impactos ambientales

Permiten localizar y valorar la extensión de los daños, lo cuál facilita, a su vez, la toma de decisiones para solucionarlos o minimizarlos.

Biodiversidad

Permite un variado conjunto de estudios faunísticos o botánicos. Con ellos se pueden localizar individuos concretos y realizar estudios de distribución muy exactos, o de cambio de la extensión de poblaciones vegetales o ecosistemas enteros, como los bosques o las lagunas. Tambien se pueden seguir animales y estudiar sus hábitos de actividad o valorar la densidad de sus poblaciones.

Página 23. Teledetección: fotografías aéreas, satélites meteorológicos y de información medioambiental (sólo conceptos). La teledetección (tele=distancia; detectar a distancia) es la adquisición de información o la medida de ciertas propiedades de un objeto o fenómeno sin contacto físico con el objeto o fenómeno.

DEFINICIÓNLa teledetección es la técnica que permite la observación a distancia y la obtención de imágenes de la superficie terrestre o de otros objetos desde sensores instalados en, aviones o en satélites artificiales.

FUNDAMENTOSe basa en la radiación magnética que reflejan o emiten los diferentes objetos y que tras ser, recogida por un sensor, es tratada digitalmente y transformada en imágenes similares a una fotografía.

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE TELEDETECCIÖNLa teledetección necesita 4 elementos:

1. Fuente o flujo de energía detectada por los sensores (ejemplo el Sol o un radar).

2. Sensor. Especie de cámara que es capaz de captar, codificar y transmitir las imágenes de la superficie terrestre. En función de que los sensores dependan para su funcionamiento de energías externas o propias, diferenciamos entre dos tipos de sensores:

a) Pasivos. Utilizan un flujo de energía externo a ellos, por lo que su comportamiento es similar al de una cámara fotográfica cuando se realiza una fotografía aprovechando

la luz del Sol. La energía puede proceder del Sol (la energía solar incide sobre la superficie terrestre y esta refleja parte de ella, siendo recibida por el sensor) o de los elementos situados sobre la superficie terrestre (relieve, vegetación, agua, construcciones humanas, etc.), que pueden emitir algún tipo de energía susceptible de ser captada.

b) Activos. Estos sensores emiten algún tipo de radiación y captan el reflejo de la misma por parte de la superficie terrestre.

3. Centro de recepción al que envían y en el que recogen la información. Esta información es digital y en el centro se procesa y se corrige, ya que suele tener imperfecciones, como las debidas a l curvatura de las lentes o de la superficie terrestre o a las irregularidades del relieve. Otro objetivo de esta fase es destacar aquellos elementos que se consideren más relevantes en cada caso, para que sea posible una visualización más rápida y precisa de los mismos.

4. Sistema de distribución. Una vez procesadas, las imágenes están ya listas para ser distribuidas a los interesados tanto en formato digital como analógico o visual Fotografía convencional). Este sistema suele ser de tipo telemático, a partir del cuál los usuarios tienen acceso a la información recogida para interpretarla, utilizarla y extraer las conclusiones derivadas de la misma.

Página 3

VENTAJASLas ventajas que presenta la teledetección frente a otros sistemas más tradicionales, es que aporta datos sobre el territorio de una forma más exacta, rápida y fiable. Además, se puede obtener un gran nº de imágenes de amplias áreas terrestres, incluso de las más inaccesibles. Permite la observación periódica, la detección de las variaciones entre dos pasadas y el establecimiento de comparaciones, es decir, permite hacer observaciones repetidas en tiempos distintos manteniendo las mismas condiciones de observación, lo que es imprescindible para evaluar fenómenos desarrollados en amplios periodos de tiempo, como la evolución de los glaciares, el efecto de la sequía, etc.

EMPLEO /APLICACIONESActualmente se emplea la teledetección para observar el avance y retroceso de los hielos o de los desiertos, el cambio climático, vigilancia del agujero de ozono, el fenómeno de El Niño; para los usos del suelo, evaluar su deterioro y los daños en los cultivos debidos a plagas o granizo; para predicciones sobre las cosechas, sobre los riesgos de sequía o de incendios; para detectar impactos de las explotaciones mineras o de las presas; las mareas negras; para determinar el avance de una amenaza potencial como las variaciones de la temperatura, dispersión de contaminantes; forma y tamaño de los conos volcánicos, o para la localización de fracturas que puedan originar seísmos; el control de humedales y localización de bancos de pesca.

Como se puede observar en estas imágenes del espectro electromagnético, cuanto mas rápido vibran las ondas (más frecuencia) más energía poseen, por eso las de mayor frecuencia (ultravioleta, rayos X y gamma) son radiaciones muy dañinas, alterando los átomos (por eso se llaman radiaciones ionizantes, pudiendo dejar los átomos ionizados, es decir con carga eléctrica al alterar su número de electrones). Otra curiosidad es que cuanto menos frecuencia tienen las ondas, mayor es su longitud de onda, lo que les permite recorrer grandes distancias con menor pérdida de energía (ondas de radio, televisión, móviles…). Las más usadas en teledetección son la radiación visible (por ejemplo en fotos aéreas), la infrarroja(por ejemplo en estudios sobre el calentamiento terrestre) y ultravioleta (por ejemplo en estudios de la dispersión de algunos contaminantes atmosféricos).

Página 4Fotografías aéreas: La fotografía aérea es uno de los primeros métodos que se han utilizado en teledetección. Especialmente la fotografía aérea estereoscópica, que permite observar el relieve. Utiliza la reflexión natural de los rayos solares y se obtiene normalmente, desde aviones que portan cámaras digitales de alta resolución. Las imágenes conseguidas contienen variaciones de tonos, texturas, formas y patrones que permiten diferenciar múltiples características, rasgos y estructuras de la superficie.

Las fotografías aéreas convencionales aportan imágenes fácilmente interpretables, al corresponder con la visión ocular normal. La fotografía, además del espectro visible, puede recoger radiaciones ultravioletas e infrarrojas cercanas, si se emplean películas y filtros adecuados. Las fotografías mas utilizadas son las verticales, pues permiten visión estereoscópica (se ven tridimensionales si se superponen dos fotografías adyacentes que tengan al menos un 60% de recubrimiento); por su parte, las fotografías oblicuas son bastante usadas para obtener imágenes de edificios y ciudades. Las fotografías aéreas verticales consisten en sobrevolar el territorio con un avión y tomar fotografías de eje vertical recubriendo el territorio con fotogramas que se solapen tanto longitudinal como transversalmente, obteniéndose el recubrimiento necesario para verlas en el estereoscopio.

La fotografía aérea sirve aún hoy de apoyo a la teledetección porque, además de proporcionar la reproducción más parecida a lo que aprecia el ojo humano, ofrece imágenes instantáneas de gran detalle, son sencillas de manejar y tienen una excelente capacidad estereoscópica.

La fotografía aérea se utiliza en cartografía y en la construcción de mapas geológicos, de vegetación, de suelos, etc.

Satélites meteorológicos y de información medioambiental: Un satélite meteorológico es un tipo de satélite artificial que se utiliza principalmente para controlar el tiempo atmosférico y el clima de la Tierra. No son fotografías aéreas, las imágenes de satélite representan una forma de captura indirecta (reciben las ondas electromagnéticas que se reflejan o que emiten los objetos, captando radiaciones recibidas fuera del espectro visible) y se almacenan como matrices numéricas. Mediante diversos programas informáticos, estos valores numéricos pueden visualizarse en forma de imágenes, ya sea en escala de grises, en color verdadero o en falso color. Los satélites meteorológicos recogen datos de la atmósfera, la superficie terrestre y el mar, con los que elaboran la información meteorológica y predicciones climáticas. Los principales satélites meteorológicos son las series TIROS y GOES estadounidenses y la serie METEOSAT europea.

Los satélites medioambientales recogen observaciones de gran cantidad de variables físicas y químicas de la superficie terrestre y su atmósfera, incluyendo el estado de la vegetación, los recursos y la contaminación. Los principales son la serie LANDSAT y los satélites TERRA y EO–1 que vigilan aerosoles, temperatura, glaciares, contaminación, vegetación, incendios… y los satélites europeos ENVISAT y ERS en estudios oceánicos, meteorológicos, medioambientales (NOx, O3, O2…), exploraciones arqueológicas, análisis de desastres naturales, vigilancia de icebergs…

Página 5Hay dos tipos de satélites:Los geosincrónicos o sincronizados a la rotación de la Tierra (METEOSAT) y los heliosincrónicos o polares que se encuentran en órbitas que giran de Norte a Sur y viceversa, (LANDSAT).

- Sistemas de Información Geográfica (SIG): es un conjunto de programas y equipos informáticos que almacena y gestiona datos de una localidad, región (área geográfica). Puede analizar los datos para obtener nuevos datos, representaciones gráficas y mapas. Algunas de sus funciones son la gestión de áreas protegidas, catastro, seguir evolución de la vegetación, estudios de impacto ambiental, para gestionar los recursos, ordenación del territorio, etc.

4. Interpretación de fotografías aéreas (sólo conceptos).

Nosotros vemos el relieve porque formamos una imagen a partir de dos, una de cada ojo. Ese es el fundamento de la visión estereoscópica, relacionada con la visión binocular, de modo que al enfocar un mismo objeto con los dos ojos, cada uno percibe una imagen ligeramente distinta. El cerebro combina ambas visones, apreciando así la profundidad o tercera dimensión. Si logramos ver dos fotografías desde dos puntos cercanos, una con cada ojo veremos una imagen tridimensional del espacio que ambas cubran. En el laboratorio se observará mediante un estereoscopio de espejos dos fotografías aéreas verticales que fueron tomadas consecutivas y tienen un recubrimiento en torno a 2/3, esto hará que las imágenes que se vean reflejen el relieve real (se ven tridimensionales) y trataremos de distinguir formas del relieve, ríos, usos del suelo (cultivos, minería…), carreteras…En la imagen podemos apreciar como es un estereoscopio, debajo se coloca dos fotografías que incluyan al menos un 60% de imágenes comunes y veremos tridimensional las imágenes que coinciden.

El proceso que permite extraer la información contenida en una fotografía se denomina fotointerpretación. Para identificar los elementos de un fotograma se tienen que tener en cuenta:

El tamaño de los elementos La forma y la distribución Las sombras El tono La textura El patrón.

5. Radiometría y sus usos (sólo conceptos).Una disciplina complementaria de la teledetección es la radiometría, de radio (radiación) y metría (medición), que comprende un conjunto de métodos, basados en los fundamentos físicos de la radiación electromagnética, que permiten obtener información de los objetos o fenómenos estudiados. Loa aparatos de medida se basan en la conversión de parte de la radiación en calor o en una señal eléctrica.Aunque son dos formas de telemetría, la diferencia entre teledetección y radiometría es que en la primera se emplea el espectro visible y la radiación infrarroja no visible. La radiometría usa todo el espectro, pero basicamnte radiaciones no visibles, sobre todo la infrarroja que emite el objeto de estudio.

Página 6La radiometría se utiliza en radioastronomía y geofísica. Las aplicaciones más habituales son el estudio de la radiación magnética producida en las reacciones nucleares; en los aceleradores de partículas; en mediadas de iluminación; en mediciones astronómicas de radicación electromagnética general desde estrellas, planetas y otros cuerpos celestes; en equipos de fotografía o video; en el diseño

y uso de instrumentación para la mediación de la turbidez de líquidos; en las mediciones de la radiación solar para el estudio de cultivos y para el diseño de sistemas de recolección y conversión de energía solar, y en las mediciones de intercambio de radiaciones entre la superficie de la Tierra y la atmósfera.

La radiometría se puede utilizar para determinar la densidad de verdor de la cubierta vegetal de una zona de la Tierra. Según el color de la planta, las longitudes de onda reflejadas y absorbidas son diferentes. Los pigmentos de las hojas (clorofila) presentan una fuerte absorción en la luz visible y una fuerte reflexión de la luz en el sector de infrarrojo.

6. Programas informáticos de simulación medioambiental (sólo conceptos).La disponibilidad de potentes computadoras y de programas informáticos muy sofisticados ha hecho posible la elaboración de modelos de simulación. Los primeros modelos de simulación aplicados a las ciencias ambientales son el World–2 y World–3 que analizaban el futuro que le aguardaba al planeta considerando diferentes escenarios de actuación. Los autores llegaron a la conclusión de que el planeta alcanzaría su límite de desarrollo físico en el plazo de 100 años si no cambiamos las tendencias económicas y de crecimiento de la población. El modelo de simulación World–2 utiliza 5 variables: población, recursos naturales (no renovables), alimentos producidos, contaminación y capital invertido.En 1972 obtuvo las conclusiones de que no podemos mantener por un tiempo indefinido nuestro actual ritmo de crecimiento, pero se podría conseguir la estabilización con las siguientes reducciones: 50% de la tasa de natalidad, 75% en la tasa de consumo de recursos naturales, un 25% en la cantidad de alimento producidos, un 50% en la tasa de contaminación y un 40% en la tasa de inversión de capital. El modelo de simulación World–3 se trataba de perfeccionar y enriquecer el modelo anterior. En 1991 obtuvo, entre otras, las conclusiones de que si se continúa con el ritmo actual los límites del planeta se alcanzaran dentro de 100 años.Actualmente, se aplican programas de simulación para multitud de aspectos como la calidad del aire, el estado de los bosques, la evolución del suelo…pero sobre todo en meteorología, lo que permite predecir el tiempo para intervalos de 3 o 4 días. (En ellos se apoya la predicción del tiempo).

Página 7

SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTAL WORLD-2: http://www.redcientifica.com/doc/doc200111240003.html

Desarrollado por Jay Forrester en el MIT. Modelo cuyas variables para determinar el

comportamiento del mundo son cinco: población, recursos naturales no renovables, alimentos producidos, contaminación y capital invertido.

La simulación de su comportamiento futuro se expuso en el informe”Los límites de crecimiento”(El club de Roma):Organización formada por centenares de personalidades que, en 1968, decidieron poner en marcha un proyecto sobre la condición humana, con el fin de examinar el conjunto de problemas que preocupan a la humanidad (agotamiento de recursos, crecimiento, contraste entre la pobreza y la abundancia, la degradación del medio ambiente, etc.) y así poder aportar soluciones dentro de un marco global.

CONCLUSIÓN: no podemos mantener por un tiempo indefinido nuestro actual ritmo de crecimiento (poblacional y económico).Por lo que debemos reducir estas variables: 75% el consumo, 50% la TN y la Tconsumo, un 40% la Tinversión capital y un 25% la cantidad de alimentos producidos.

Página 8

WORLD-3 Desarrollado por D.L. Meadows y D.H.Meadows. .

Intentaron mejorar el modelo anterior. Se simulan diferentes escenarios en función de decisiones

políticas respecto al consumo de recursos naturales.

Página 9

Ejemplos de escenarios simulados por World 3

2ª conclusión (W3): Es posible modificar las tendencias de crecimiento y establecer unas normas de estabilidad ecológica y económica, que pueden ser mantenidas por mucho tiempo de cara al futuro.

3ª conclusión(W3): Cuanto antes se empiece a trabajar por esta 2º alternativa mayores posibilidades de éxito.

Página 10

Críticas a este modelo:

Modelo Maltusiano, que culpa al incremento de la población de todos los problemas ambientales (Penaliza a los países del “Sur”).

Visión simplificada de la realidad que representa tendencias y no la realidad.

Actividad PAU. Contesta a las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué pretendía el club de Roma cuando encargó la elaboración de los modelos del mundo a los profesores analistas de sistemas y expertos en estudios del medio ambiente del MIT?

b) ¿Qué programas de ordenador diseñaron? ¿Con qué objetivo? ¿Qué significa realizar simulaciones del medio ambiente? ¿Cómo se llevaron a cabo?¿A qué conclusiones se llegó en cada uno de los dos estudios de simulación?.

c) ¿Qué ventajas tienen este tipo de estudios? ¿Qué inconvenientes?

d) ¿Qué tipo de críticas recibieron, tras sacar a la luz sus conclusiones?

Página 11