Este documento describe las nuevas tecnologías utilizadas en la investigación ambiental, incluyendo la simulación ambiental por ordenador, la teledetección y los satélites. Explica cómo los modelos como World-2 y World-3 simulan escenarios ambientales futuros y concluyen que los límites del planeta se alcanzarán en los próximos 100 años a menos que se adopten medidas de sostenibilidad. También describe los componentes y aplicaciones de los sistemas de teledetección, incluyendo el tipo de imágenes y las resoluciones de

1. TEMA 3 (2ª parte)
LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS
EN INVESTIGACIÓN DEL
MEDIO AMBIENTE

2. Introducción
◼ En los últimos 30 años el ordenador e internet se han
convertido en herramientas de gran aplicación en los estudios
medioambientales:
– Usos informáticos
– Usos telemáticos o de comunicación a distancia:
• Trabajo en red
• Aplicaciones multimedia (videoconferencias)
• Internet
• Telefonía móvil
◼ Todo ha contribuido a una mejora en la cooperación
internacional y la creación de comunidades virtuales de trabajo,
aunque el 79 % de los usuarios de internet se concentra en las
grandes ciudades de los países industrializados (14 % de la
población mundial).

3. PROGRAMAS INFORMÁTICOS DE
SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTAL
◼ Pueden realizarse modelos numéricos para simular
sistemas ambientales como ecosistemas, terrenos
que se van a industrializar, zonas expuestas a un
riesgo…
◼ En estos modelos se utilizan ecuaciones en las
que una o más variables van cambiando su valor
generalmente con el tiempo.
◼ Estos modelos permiten abordar problemas en los
que están implicadas muchas variables.

4. MODELOS DE SIMULACIÓN
MEDIOAMBIENTAL
Modelo WORLD-2
◼ Desarrollado por Jay Forrester en el MIT.
◼ Encargado por El Club de Roma.
◼ Las variables para determinar el comportamiento
del mundo son cinco:
– Población
– recursos naturales no renovables
– alimentos producidos
– contaminación y
– capital invertido.

5. World-2
Los límites del crecimiento

6. Los límites del crecimiento
◼ Conclusión: no podemos mantener por un tiempo
indefinido nuestro actual ritmo de crecimiento
(poblacional y económico).
◼ Podría conseguirse la estabilización del sistema con
una serie de reducciones:
– Tasa de natalidad: 50%
– Tasa de consumo de recursos naturales: 75%
– Alimentos producidos: 25%
– Tasa de contaminación: 50%
– Capital invertido: 40%

7. World-3
Más allá de los límites del crecimiento
◼ Desarrollado por
D.L.Meadows y
D.H.Meadows (1991).
◼ Simulan diferentes escenarios en función de decisiones
políticas respecto al consumo de recursos naturales.

8. World-3
Más allá de los límites del crecimiento

9. World-3
Más allá de los límites del crecimiento
◼ Si se continua con la tendencia actual:
– Crecimiento de la población.
– Industrialización.
– Contaminación.
– Producción de alimentos
– Consumo de recursos.

10. Escenario 1: Se mantiene la situación actual
World-3
Más allá de los límites del crecimiento

11. ◼ 1ª Conclusión: Los límites del planeta se
alcanzarán dentro de los próximos cien
años tras lo cual sucederá un declive
súbito e incontrolable.
World-3
Más allá de los límites del crecimiento

12. Escenario 2: Se duplican los recursos disponibles mediante
desarrollo de nuevas tecnologías.
El colapso se produce de una manera más brusca
que en el escenario 1.

13. Escenario 3 : Se duplican los recursos y alimentos,
aumenta la eficacia en el uso de recursos y disminuye
erosión y contaminación.

14. ◼ 1ª Conclusión: Los límites del planeta se
alcanzarán dentro de los próximos cien años tras
lo cual sucederá un declive súbito e incontrolable.
◼ 2ª conclusión: 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: Cuanto antes se empiece a
trabajar por esta alternativa mayores
posibilidades de éxito.
World-3
Más allá de los límites del crecimiento

15. Críticas al modelo World-3
◼ 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.

16. TELEDETECCIÓN

17. SISTEMAS DE TELEDETECCIÓN
◼ Detección remota a través de sensores.
◼ Teledetección: técnica que permite la
observación a distancia y la obtención
de imágenes de la superficie desde
sensores en aviones o satélites.

18. COMPONENTES DE UN SISTEMA
DE TELEDETECCIÓN
◼ SENSOR: Cámaras situadas en aviones o satélites (+800km)
En función de la ENERGÍA DETECTADA (radiación electromagnética):
- Pasivos: Capta la radiación del sol reflejada por la superficie observada
o emitida por elementos terrestres.
- Activos: Emite energía y capta el reflejo producido por la superficie
terrestre.
◼ FUENTE DE ENERGÍA detectada por los sensores.
◼ TRANSMISIÓN Y RECEPCIÓN. La información que se transmite a la tierra es
digital.
◼ CENTRO DE RECEPCIÓN, análisis y procesamiento: Se corrigen
imperfecciones y/o se destacan algunos elementos.
◼ SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN y aplicaciones.

19. COMPONENTES DE UN SISTEMA DE
TELEDETECCIÓN
TELEDETECCIÓN ACTIVA
TELEDETECCIÓN PASIVA

20. RADIACIONES DETECTADAS POR LOS
SENSORES
◼ Radiaciones reflejadas de origen natural (Sol)
◼ Radiaciones emitidas de forma natural
◼ Radiaciones emitidas por el sensor (sensores
activos)
Radiación de origen
natural reflejada
Radiación infrarroja térmica de origen
natural
Teledetección activa

21. RADIACIONES
ELECTROMAGNÉTICAS
◼ La atmósfera es un filtro para las radiaciones. Sólo
se utilizan aquellas radiaciones que atraviesan la
atmósfera: ventanas atmosféricas.

22. • Microondas
• Infrarrojos
• Radiación visible
• Ultravioleta
(ventanas atmosféricas)
◼ Las radiaciones electromagnéticas
utilizadas en teledetección son:
◼ Los rayos gamma y rayos X son
totalmente absorbidos por las capas
altas de la atmósfera y no se usan en
teledetección.

23. RADIACIONES EMPLEADAS EN
TELEDETECCIÓN
◼ Zona visible
- Azul: (400-500nm) – B. (Banda 1)
- Verde: (500-600nm) – G. (Banda 2)
- Rojo: (600-700nm) – R. (Banda 3)
◼ Infrarrojo (IR)
- (IRP) infrarrojo próximo. Detecta masas vegetales. (Banda 4)
- (IRM) infrarrojo medio. Detecta humedad. (Banda 5)
- (IRT) infrarrojo lejano o térmico. Detecta calor emitido por la
superficie terrestre, seres vivos, incendios... (Banda 6)
◼ Microondas (1mm-1m)
- Utilizadas para tomar imágenes sin iluminación o con nubes por
los sensores de radar.

24. ◼ Son imágenes digitales monocromas.
IMÁGENES DE TELEDETECCIÓN

25. ◼ Las imágenes digitales
están divididas en pequeños
recuadros: pixel que
corresponden a la superficie
mínima detectada sobre el
terreno. Tiene asociado un
valor, cifra o dígito que se
corresponde con un tono de
gris.
IMÁGENES DIGITALES

26. http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material121/index.htm

27. IMÁGENES DIGITALES

28. IMÁGENES DIGITALES EN COLOR
◼ Las cámaras están compuestas por sensores
digitales que son sensibles a diferentes bandas o
longitudes de onda (multiespectrales)
◼ Combinando tres de esas bandas y asignándolas
un color a cada una podemos obtener diferentes
tipos de imágenes:
– Color natural o RGB=321
– Falso color o RGB=432
– Otras como RGB=754, RGB=742 . . .

29. A cada pixel de esta imagen se le da color verde.
Su intensidad viene determinada por el tono de
gris que tenga.
A cada pixel de esta imagen se le da color rojo.
Su intensidad viene determinada por el tono de
gris que tenga.
A cada pixel de esta imagen se le da color azul.
Su intensidad viene determinada por el tono de
gris que tenga.
Imagen en color real (RGB 321)

30. Color real RGB 321
◼ Cada pixel de esta imagen tendrá
un color definido por la
combinación de los tres anteriores
y estará definido por tres dígitos
(de 0 a 256)
◼ Los colores son el resultado de la
adición de los tres primarios.
◼ El total de colores diferentes es de
16 millones (2563)

31. IMÁGENES EN FALSO COLOR
◼ Se consiguen imágenes de la tierra que
corresponden a energías (reflejadas o emitidas), que
nuestros ojos no detectan.
◼ Proporcionan información sobre el tipo de
vegetación, composición de un suelo o tipo de
roca….
◼ Según la composición química y estructura física de
un objeto, se reflejará/emitirá energía en las distintas
regiones del espectro electromagnético.

32. Azul
Rojo
Verde
Síntesiscoloreada
RGB: 432
Imágenes en falso color
Banda 4
Banda 3
Banda 2

33. Imágenes en falso color
◼ RGB (432).
– A la imagen correspondiente a la banda 4 se le asigna
color rojo,
– el verde a la banda 3, y
– el azul a la 2.
◼ Este tipo de imágenes realza los detalles y facilita el
estudio de masas vegetales y su vigor, recursos mineros,
zonas ocupadas por el agua y espacios urbanizados.
◼ Existen otras como RGB=754, RGB=742, etc.

34. Imágenes originales
Composición coloreada
RGB: 432
Banda 4
Banda 3
Banda 2

35. Imágenes en falso color

37. Ejercicio 7 pag. 66
¿Cual es la resolución espacial sabiendo que representa una
superficie de 15x15 km? (pixel de 30x30m)
¿Número de píxeles?
Imágenes Landsat TM

38. Composiciones distintas en falso color
RGB: 321
RGB: 471
RGB: 453
RGB: 432

39. Resolución de un sensor
◼ Es la medida de su capacidad para discriminar los
detalles:
- Resolución espacial. Representa el área menor que puede
distinguirse de su entorno.
- Resolución temporal. Frecuencia con que se actualizan los
datos.
- Resolución radiométrica. Capacidad para discriminar las
variaciones de intensidad y se mide por el número de tonos de
gris que posee una imagen (6 bits por pixel –> 26=64 niveles
gris)
- Resolución espectral. Longitudes de onda o bandas de
detección que se es capaz de medir.

40. LANDSAT
MSS
80 m
LANDSAT
TM
30 m
SPOT
multiespectral
10 m
Resolución espacial

41. 2,4 m 4,8 m 9,6 m
0,3 m 0,6 m 1,2 m

42. Resolución de un sensor
◼ Resolución espacial.
◼ Resolución temporal. Frecuencia con que se
actualizan los datos.
◼ Resolución radiométrica. Capacidad para
discriminar las variaciones de intensidad y se mide
por el número de tonos de gris que posee una
imagen (6 bits por pixel –> 26=64 niveles gris).
◼ Resolución espectral. Longitudes de onda o
bandas de detección que se es capaz de medir.

43. Resolución temporal
(Huracán Andrew, 1992)
Cortesía ESA

44. Órbitas de los satélites
◼ Geoestacionaria: El
satélite está situado a
gran altitud, siempre
sobre el mismo punto,
moviéndose de forma
sincronizada con la
rotación de la Tierra.
◼ Órbita polar: El satélite
rota de forma circular
pasando por los polos a
baja altura.

45. Órbitas de los satélites
◼ Satélites Geo-estacionarios (Meteosat)
– Altura 36.000 km
– Órbita ecuatorial, alrededor de la Tierra con la misma
velocidad angular que ella.
– Siempre ve la misma zona de la Tierra.
– Muestreo temporal cada 30 min.
– Bajo muestreo espacial.
◼ Satélites Polares helio-sincrónicos
– Altura sobre 800 Km.
– Órbita polar.
– “Alta” cobertura espacial. Frecuencia temporal baja que
depende del ángulo de barrido y de las características de
la órbita.

47. Resolución de un sensor
◼ Resolución espacial.
◼ Resolución temporal.
◼ Resolución radiométrica. Capacidad para
discriminar las variaciones de intensidad y se mide
por el número de tonos de gris que posee una
imagen (6 bits por pixel –> 26=64 niveles gris).
◼ Resolución espectral. Longitudes de onda o
bandas de detección que se es capaz de medir.

48. 11 bits: 2048 8 bits: 256
(Cortesía Indra-Espacio)
Resolución radiométrica

49. Resolución de un sensor
◼ Resolución espacial.
◼ Resolución temporal. Frecuencia con que se
actualizan los datos.
◼ Resolución radiométrica.
◼ Resolución espectral. Longitudes de onda o
bandas de detección que se es capaz de detectar un
sensor.

50. Resolución espectral
◼ Imágenes obtenidas por el Meteosat (sensor multiespectral).
Luz visible Infrarrojo
Infrarrojo térmico

51. Sensores de barrido multiespectral
◼ Los sensores hacen un barrido de la superficie de forma
perpendicular al movimiento del satélite.
◼ Las radiaciones son separadas según su longitud de onda y
convertidas en una señal digital.

52. Barrido multiespectral
Óptica
Dirección de
Barrido
Dirección
de la
trayectoria

53. Tipos de sensores
◼ Sensores de barrido multiespectral
◼ Sensores de microondas o RADAR:
– Pasivos: captan la radiación emitida por nieve o hielo (cuerpos
fríos)
– Activos. Emiten un pulso de microondas y recogen y valoran la
señal de retorno y el tiempo que tarda en volver. La señal se
distorsiona por la diferente reflexión de la cubiertas terrestres.

54. Ventajas de los sensores de radar
◼ Permiten obtención de imágenes estereoscópicas.
◼ Pueden tomar imágenes en cualquier
circunstancia, cuando el cielo está cubierto o es de
noche.
◼ Pueden captar el relieve (radarmetría). Sirven para
hacer mapas topográficos y representar relieve.
◼ Detectan movimientos del terreno y de la superficie
del agua (interferometría).

55. ◼ Imagen radar del Envisat del derrame de
crudo del Prestige
Imágenes de los radares

56. ◼ Se obtienen fotografiando verticalmente el terreno a
intervalos regulares, de forma que cada dos fotos
consecutivas se solapan.
◼ Dos de estas fotos forman un par estereoscópico.
Fotografías estereoscópicas

58. Fotografías estereoscópicas
◼ Ventajas:
– Pueden utilizarse para realizar cálculos de distancias y
áreas, y son visibles todos los objetos pudiendo
apreciarse su altura.
◼ Inconvenientes:
– Complejas y caras de obtener

59. Imágenes anaglíficas
◼ Imágenes estereoscópicas generadas por
una imagen roja y otra azul.
◼ http://es.wikipedia.org/wiki/Anaglifo

60. Aplicaciones teledetección
◼ Cartografía del relieve (radarmetría).
◼ Predicciones meteorológicas y climáticas.
◼ Planificación usos del suelo.
◼ Avance y retroceso de los hielos o desiertos.
◼ Predicción y prevención de desastres naturales.
◼ Estudio del estado de los recursos.
◼ Aplicaciones en agricultura: evaluación cosechas,
deterioro suelo, evolución plagas….
◼ Detección impactos: asentamientos urbanos, construcción
infraestructuras, incendios forestales….

61. Fotografías aéreas oblicuas
(color real)
◼ Evaluación de impactos paisajísticos
◼ Seguimiento de explotaciones mineras, forestales, etc.
◼ Seguimiento de incendios y coordinación de tareas de extinción.
◼ Trabajos publicitarios.

62. ◼ Ordenación del territorio:
– Medición áreas de terreno y superficies construidas.
– Detección construcciones ilegales.
– Control usos del suelo.
◼ Seguimiento de cultivos y estimación de volúmenes de
cosechas.
Fotografías aéreas verticales
(color real)

63. Aplicaciones teledetección

64. Aplicaciones teledetección

65. Sistema de posicionamiento global
◼ Sistema formado
por unos
dispositivos que
nos permiten
conocer nuestra
posición exacta
sobre la
superficie
terrestre, gracias
a la triangulación
de las señales
emitidas por
satélites.

67. Sistema GPS

68. Sistema Galileo
Previsto que estuviera disponible en 2008
Primeros dos satélites lanzados en octubre 2011, se
prevé que este disponible en 2019 (nueve años
después de los previsto)

69. Sistemas información geográfica
SIG
◼ Base de datos con
información geográfica
georeferenciada.
◼ Programas informáticos que
contienen una gran cantidad
de datos de una zona
organizados en capas.
◼ Se puede gestionar
fácilmente toda la
información sobre un
territorio.

70. ◼ Superposición de capas de
un SIG
Toponimia
Información integrada
Vías de comunicación
Red fluvial
Edificaciones
Base cartográfica
Modelo tridimensional

71. ◼ Google Earth es una aplicación informática que
accede a sistemas de información geográfica (SIG)
◼ El programa permite calcular rutas, acercar o alejar
la imagen, cambiar su orientación o inclinarla, etc.

72. Sistemas de información meteorológica

73. Sistema
alerta
Tsunamis
◼ NOOA (national
Oceanic and
Atmospheric
Administration)