Dinámica de sistemas e información ambiental.

• Uso de la información ambiental.
• Los sistemas.
• Modelos (diagramas Forrester).
• Evolución del planeta Tierra.
• Sistemas de información geográfica.
• Sistemas de posicionamiento por satélite.
• Sistemas de telemetría.
• Sistemas de teledetección.

 El método científico consta de una serie de
etapas sistemáticas, entre las que incluimos
la observación y estudio de los fenómenos.
PLANTEAMIENTO
DEL PROBLEMA
Experimentación
y observación
Toma y análisis
de datos
Hipótesis
Leyes o teorías
generales
Comprobación

 Enfoque REDUCCIONISTA: Consiste en dividir
el objeto de estudio en sus elementos más
simples, para analizarlos y estudiarlos por
separado.
Esta forma de estudio es simplista e
insuficiente en determinadas ciencias.

 Enfoque HOLÍSTICO: Consiste en analizar el
objeto de estudio en su totalidad, para
observar las relaciones entre sus partes. “El
todo es más que la suma de las partes”.
Esta forma de estudio
permite observar
propiedades
emergentes.
Un método de estudio de este tipo
es el SISTÉMICO o DINÁMICA DE
SISTEMAS.

SISTEMA
Objeto formado por un conjunto de partes, que
posee entidad propia que lo distingue de su
entorno, aunque interactúa con él.
COMPOSICIÓN ESTRUCTURA LÍMITES
posee
(Partes) (Interacciones) (Interfase)

SISTEMA
ABIERTO CERRADO AISLADO
Tipos
Intercambian
materia y
energía con el
entorno.
Ej. El hombre.
Intercambian
sólo energía
con el entorno.
Ej. La Tierra.
No intercambian
materia ni
energía. En
sentido estricto
no existen.

Vaso Vaso con tapa Vaso dentro de un
termo ideal

SISTEMA
CERRADO
Es cierto que entra
materia en forma de
meteoritos, y algunos
gases escapan al
espacio. Pero no es
significativo.
Radiación IR,
visible…
Energía en todo
el espectro e.m.

Todos los sistemas cumplen los principios de
la termodinámica.
 1er principio: de la conservación de la
energía. La energía ni se crea ni se destruye.
 2º principio: la entropía de un sistema tiende
a aumentar en el tiempo.
La entropía es un tipo de energía incapaz de
producir trabajo. Se asocia al orden y complejidad
(a mayor entropía, menor orden y complejidad).

 Existe un problema en lo que al 2º principio
se refiere, ya que los sistemas vivos tienden a
incrementar su orden y complejidad a medida
que crecen.
 Sin embargo, es cierto que ese aumento de
orden “interno”, va asociado a un aumento de
la entropía del entorno (los sistemas reales
aportan materia en forma de moléculas
simples o energía en forma de calor).

 Cuando un sistema está funcionando, siempre
realiza:
◦ Una transformación energética: toma energía y la
aprovecha según sus necesidades.
◦ Un trabajo.
 Conservativo*: Acumula energía que luego puede ser
utilizada. (Muelle).
 Disipativo: Una vez realizado el trabajo la energía no es
recuperable. (Un gong). En el sistema Tierra, alguno de estos trabajos
producen modificaciones perdurables (registro).
*Ningún trabajo es totalmente conservativo… no
hay máquinas perfectas. Siempre se pierde algo
de energía, pues la eficiencia no es del 100%. Si
no aportamos energía, el sistema llegará al
estado de reposo, que es un estado de equilibrio,
de mínima energía.

La máquina perfecta, con rendimiento 100%.
https://www.youtube.com/watch?v=Z8yW5cyXXRc

Tierra
• Magnetosfera
• Geosfera
• Atmósfera
• Hidrosfera
• Biosfera
Sol
Espacio
Luna
Subsistemas que
componen el
sistema Tierra
Aporta energía y
viento solar
(partículas).
Aporta materia y
recibe energía.
Influencia
gravitatoria sobre
nuestro planeta.

 Un sistema denominado complejo, es
impredecible. Cuentan con muchas variables, y
procesos simultáneos.
 Los sistemas adaptativos son un tipo de
sistema complejo, capaz de autorregularse.
Son homeostáticos. (Teoría Gaia para la Tierra)

 La complejidad depende de la cantidad de
información total de un sistema.
Sistemas
biológicos
Hereditaria
Aprendida
De interacciones
Propiedades
emergentes
Incremento
complejidad
(sucesión ecológica)
Estabilidad u
homeostasis
Criticalidad
surgen

MODELOS
ESTÁTICOS
DINÁMICOS
Representan
la imagen de
un objeto.
Representan
Composición
Estructura
Comportamiento
Tipos
MENTALES
DIGITALES o
NUMÉRICOS
ANALÓGICOS
Materiales
De relaciones
causales
(FORRESTER)
Caja negra
Caja blanca

Algunos ejemplos de modelos:
 Analógicos:
◦ Maquetas.
◦ Túneles de viento.
◦ Diagramas causales o de Forrester.
 Digital/numérico: (Simulaciones).
◦ Previsión de riesgos.
◦ Sistema de alerta temprana para predicción.
◦ Ordenación de territorio.
◦ Diseño de estructuras.

OBSERVACIÓN
HIPÓTESIS
DISEÑO
VERIFICACIÓN
REALIDAD
Realización
de un
modelo de
relaciones
causales

Diseño:
 Variables:
 Pocas.
 No escoger el tiempo como variable.
 Acordes a nuestro objetivo.
 El modelo servirá para unos supuestos concretos.
 Relaciones:
 Simples: Directas/positivas; indirectas/negativas;
encadenadas.
 Complejas: bucles de retroalimentación.
 Positiva o de refuerzo.
 Negativa o de control. (sistemas homeostáticos).
A B C
+ -
A B
+
-

Tasa de
Mortalidad (TM)
Nº de
individuos (N)
Tasa de
Natalidad (TN)
-
+
+
+
- +
Éste sería un bucle de
refuerzo. Aleja al sistema de
su estado inicial (la población
inicial).
Éste sería un bucle de
control. Mantiene el sistema
en equilibrio. HOMEOSTASIS.

Variables en
Forrester
De Flujo
De nivel o
de fondo
Representan un
proceso respecto a
la variable tiempo.
Pérdida de suelo
(kg/ha.año)
Caudal (m3/h)
Unidades que no
implican tiempo,
no representan
flujos, sino
CANTIDAD.
Según unidades de
medida

Pág 25-27 del libro de texto.

Otro vídeo.
https://www.youtube.com/watch?v=-1J5KPKF1jc

INFORMACIÓN
AMBIENTAL
Relacionados con el
sistema tierra
Afectan al ser
humano
Son
datos
Estaciones
fijas de
medida
Instrumentos
de medida
móviles
Instrumentos
a bordo de
satélites
Se obtiene mediante

Obtención
deinformación
Procesamiento
Interpretación
Almacenamientoen
basesdedatos
Coordinacióne
integración
Utilización

Sistemas de Información Geográfica
SIG
Hardware
Software
Información
Equipo humano
Trabajo de
campo y gabinete
Gestionada
por
COMPONENTES
Generan
BASES DE DATOS
GEORREFERENCIADOS
MAPAS
MULTICAPA

Capa 1. Mapa topográfico
Capa 2. geológico
Capa 3. Mapa cultivos
Capa 4. Mapa hidrogeología
Capa 5. Mapa riesgos
Capa 6. Mapa red viaria
Los datos se asocian con un
píxel en cada mapa.
Se superponen los mapas,
obteniendo una información
integrada para cada píxel.

 Además de estar georreferenciados, los datos
están referenciados cronológicamente. De
acuerdo al comportamiento de los procesos
respecto al tiempo tenemos:
◦ Tendencias
◦ Patrones
◦ Interferencias
Evolución de una variable o indicador a lo
largo del tiempo.
Acontecimiento de carácter más o menos
cíclico.
Coincidencias de procesos, fenómenos o
circunstancias que pueden afectarse
mutuamente.

• Uso de la información ambiental.
• Los sistemas.
• Modelos (diagramas Forrester).
• Evolución del planeta Tierra.
• Sistemas de información geográfica.
• Sistemas de posicionamiento por
satélite.
• Sistemas de telemetría.
• Sistemas de teledetección.

Los sistemas de posicionamiento por satélite
sirven para determinar la posición de un
objeto sobre la superficie de la Tierra.
El Sistema Global de Posicionamiento (GPS)
es un sistema espacial de radio navegación
que consiste en 24 satélites que circunvalan
la tierra a una altura aproximada de 17,600
Km. y de una red de estaciones terrestres.
GPS proporciona información precisa acerca
de su posición (coordenadas y altura),
velocidad y tiempo en cualquier lugar del
mundo y en cualquier condición climática.

Además de GPS (EEUU), existe otra constelación
de satélites para posicionamiento.
El GONASS (Rusia). Cuenta con 29 satélites, es
más preciso que el GPS.
Determinados dispositivos utilizan la
información proporcionada por ambos
sistemas, a fin de mejorar la precisión.

 La Agencia Espacial Europea tiene proyectado
el establecimiento de su propio sistema:
GALILEO, para 2016.
 Cuenta con 30 satélites, y sería más preciso
que los sistemas anteriores.
 Sin embargo, el establecimiento de este
sistema se ha venido retrasando, debido a
problemas técnicos y gubernamentales.

Superficie
barrida por
cada satélite.

 Conjunto de técnicas que permiten medir una
magnitud física de un objeto, sin tener
contacto con él.
TELEMETRÍA
ACTIVA
PASIVA
Emisor
Receptor
Receptor
El aparato envía
radiación u onda
acústica.
El objeto lo
refleja.
El aparato
recibe ese
reflejo.
El aparato recibe
radiación o
sonidos emitidos
por el objeto.

TELEMETRÍA
ACTIVA
PASIVA
Telemetría láser
SONAR
Radares
Gammagrafía
Termografía
Radiolocalización

Teledetección: Técnica que permite obtener información
sobre la Tierra u otros objetos planetarios, a través del
análisis de los datos recogidos por un instrumento que
no está en contacto con él.

Se basa en que el área o fenómeno emite un espectro
electromagnético específico, bien por su propia naturaleza o bien
por las radiaciones que recibe (firma espectral).

Los datos son recogidos a través de sensores instalados en
plataformas aerotransportadas (fotografía aérea) o en satélites
artificiales (imágenes de satélite), los cuales captan la energía
emitida o reflejada, obteniéndose una imagen, habitualmente en
falso color con una banda para cada una de estas regiones del
espectro.
Teledetección pasiva Teledetección activa

Plataformas de
Teledetección
Se entiende por
plataforma de
teledetección, los
satélites (LANDSAT,
METEOSAT, NOAA,
SPOT) o aviones que
transportan los
aparatos necesarios
para captar,
almacenar y
transmitir imágenes
a distancia.

Sean satélites o aviones los encargados de recibir la radiación de una
superficie, existen tres formas de originar esa radiación:
Puede ser radiación de origen natural (Sol) o artificial
(emisor del sistema de teledetección). Se habla de
firma espectral, que es característica de cada cuerpo.
REFLEXIÓN
El espectro de emisión lo conforman todas aquellas
longitudes de onda emitidas por un cuerpo (depende
de su temperatura –diapositiva 52-).
EMISIÓN
La radiación pasa a través de un cuerpo. Ésta es
filtrada, y solo pueden atravesar dicho cuerpo
determinadas longitudes de onda. El espectro de
absorción lo conforman aquellas longitudes de onda
que consiguen atravesarlo.
ABSORCIÓN

Luz visible
Infrarrojo
De órbita geoestacionaria
De órbita polar
Plano ecuatorial
Misma velocidad
angular que Tierra
Usan 5 bandas de
radiación.
Misma velocidad
angular que Tierra
Plano polar
Mayor velocidad
(varias órbitas al
día).
Tienen mayor
resolución.
Llevan otros
equipos más.
Obtienen
imágenes
Satélites meteorológicos

Fotografía aérea
Cámaras transportadas por plataformas aéreas.
OBLICUA
•Visión panorámica.
•Aspecto 3D.
•Escala no uniforme.
•Objetos pueden quedar
ocultos.
VERTICAL
•Escala constante.
•Todos los objetos
visibles.
•Relieve no perceptible.
ESTEREOSCÓPICA
•Combina ventajas de las
anteriores: visión 3D y
observación de todos los
objetos.
•Obtención técnicamente
más compleja y cara.
•Para usarlas se necesita
un ESTEREOSCOPIO.
Eje óptico no
perpendicular
a la
superficie.
Eje óptico
perpendicular
a la
superficie.

Fotografía estereoscópica
Las fotos se realizan desde un avión a velocidad y altura constante,
sobre la vertical del terreno.
Se barre el terreno, creando bandas de fotografías, en las que dos
consecutivas se solapan en un 60%.
Se denomina PAR ESTEREOSCÓPICO a las dos fotografías consecutivas
de una banda, que se solapan en un 60%.
Con ayuda de un estereoscopio, a partir de fotos 2D es posible ver el
relieve en 3D.

Modelos Digitales del Relieve.
Imágenes compuestas por un conjunto de datos
referenciados a un punto del terreno (latitud,
longitud y altitud).
Mediante ordenadores, los datos recogidos para
cada punto se traducen en imágenes digitales 3D.
Actualmente se usa la tecnología RADAR (SAR Radar
de Apertura Sintética), que obtienen la altitud de
cada píxel.

Modelos de Simulación.
Son modelos dinámicos numéricos, que usan
ecuaciones en las que una o más variables van
cambiando su valor respecto al tiempo, la
profundidad, la concentración de oxígeno…
Son representaciones muy simples de la realidad.
La forma más simple de usar estos modelos es
mediante la generación de gráficas.

 Hipótesis: Idea o deducción elaborada tras la
observación de un proceso.
 Georreferenciado: dato asociado a una localización.
 Estructura de un sistema: interrelaciones que se
establecen entre las partes que componen el sistema.
 Modelo: representación de la realidad que facilita el
estudio de ésta.
 Modelo de caja negra: No representa los procesos
que tienen lugar dentro del sistema, sólo representa
las relaciones de éste con el entorno.
 Modelo de caja blanca: Representa tanto las
relaciones del sistema con el entorno, como los
procesos que tienen lugar dentro de éste.

 Albedo: Relación que existe entre la cantidad
de radiación emitida respecto a la recibida
por un cuerpo.
 Par estereoscópico: En fotografía aérea
estereoscópica, dos fotografías consecutivas
de una banda, que se solapan en un 60%.

1. Las cámaras de visión nocturna se basan en
la recepción de radiación Infrarroja (IR)
cercana emitida por un cuerpo. ¿Qué tipo de
instrumento de telemetría es?
2. En ocasiones, cuando
las condiciones de
iluminación son muy
deficientes, las gafas
de visión nocturna
iluminan la escena
con una lámpara de
Infra rojos (IR). ¿Qué
tipo de telemetría es
entonces?

1. Las gafas de visión
nocturna no permiten ver
a través de una pared,
para eso se usan las
cámaras térmicas. Ésta
amplifica la radiación en
el infra rojo cercano
emitida por un cuerpo.
2. ¿Qué tipo de instrumento
de telemetría son los
telémetros láser utilizados
para medir habitaciones?

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