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Las nuevas tecnologías en la investigación del medio ambiente 2012
 

Las nuevas tecnologías en la investigación del medio ambiente 2012

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    Las nuevas tecnologías en la investigación del medio ambiente 2012 Las nuevas tecnologías en la investigación del medio ambiente 2012 Presentation Transcript

    • UNIDAD 3: LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LAINVESTIGACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE * Introducción * Sistemas informáticos y simulación medioambiental * Sistemas de teledetección * Sistemas globales de navegación por satélite (GNSS) * Sistemas telemáticos apoyados en la teledetección
    • INTRODUCCIÓNEn los últimos 30 años el ordenador se haconvertido en una herramienta de uso general Internet InternetTodo ha contribuido a unamejora en la cooperacióninternacional y la creación decomunidades virtuales detrabajo,Pero el 79 % de losusuarios de Internet seconcentra en lasgrandes ciudades de lospaíses industrializados Te letra(14 % de la población bajo coopmundial). erati vo
    • SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTAL 1968 alida des en r de person r un c entena Creado po Inician un proyecto de investigación sobre la Condición humana Exam e actua n del conju l crecim mente a nto de l proble degra ento de la a Huma i Se dació pobla nidad mas que bus n me dioam ción, la po (Agot preoc ca a bienta breza am i en t o de upan por l ,… ) y la a bunda r ec ur tar ncia, sos, solu la cion es d ent ro d eu nmMODELOS DE SIMULACIÓN arc og loba l El primer trabajo encargado al MIT  modelo World-2 Después modelo perfeccionado  World-3
    • SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTALMODELOS DE SIMULACIÓN  Son modelos numéricos para simular sistemas ambientales como ecosistemas, terrenos que se van a industrializar, zonas expuestas a un riesgo…  Utilizan ecuaciones en las que una o más variables van cambiando su valor generalmente con el tiempo.  Permiten abordar problemas en los que están implicadas muchas variables.
    • SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTAL ió nWorld-2 Pob lac R ecursos naturales no renovable s Va ria Alimen tos duc id os pro co b le mp or s qu tam e ien dete to rm Capital de i na lm n un el do Contamin invertido a c ió n
    • SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTAL World-2 + + Nacimientos + TN Población + - - ++ + Defunciones + TM + - - Capital invertido Alimentos/personas + + ++ + AlimentosTasa de consumo + Tierras de producidos - cultivo + La simulación de su comportamiento futuro (1900-2100)+se expuso en el informe: ”Los límites de crecimiento” (El Club de Roma) Recursos naturales + Producción industrial Conclusión: no podemos mantener por un tiempo indefinido nuestro no renovables - + + actual ritmo de crecimiento (poblacional y económico). Contaminación
    • SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTALWorld-2 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%
    • SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTALWorld-3 Distintos escenarios, en función de las diferentes decisiones políticas respecto a la tasa de consumo de recursos naturales Crecimiento continuo o ilimitado Aproximación al equilibrio Sobrepasamiento y oscilación Sobrepasamiento y colapso
    • SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTALWorld-3 Crecimiento continuo o ilimitado Los recursos son ilimitados y crecen de forma exponencial La población crece de igual manera Sistema económico tradicional: explotación incontrolada de recursos naturales Mejoras tecnológicas para aumentar la cantidad de recursos disponibles
    • SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTALWorld-3 Aproximación al equilibrio Los recursos son limitados Su cantidad determina la capacidad de carga  población constante
    • SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTALWorld-3 Sobrepasamiento y oscilación La población crece y sobrepasa la capacidad de carga El tamaño de la población sufre oscilaciones Equilibrio dinámico en función de los recursos se regeneran con rapidez
    • SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTALWorld-3 Sobrepasamiento y colapso La población sobrepasa el límite de carga Los recursos no son renovables Derrumbamiento y colapso de la población Propio de economías basadas en el consumo de combustibles fósiles Las conclusiones que se sacaron de este modelo se expusieron en el informe: ”Más allá de los límites de crecimiento” (1991)
    • SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTALWorld-3 1ª CONCLUSIÓN Si se continúa con el actual crecimiento, la industrialización, la contaminación, la producción de alimentos y el consumo de recursos, los límites del planeta se alcanzarán en los próximos cien años Seguir como hasta ahora: Duplicación de los Agotamiento de recursos recursos disponibles:Colapso económico y de población Colapso de forma más brusca
    • SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTALWorld-3 1ª CONCLUSIÓN La modificación de todas las variables puede llevar a la estabilización del sistema: Tecnologías que propicien la duplicación de recursos y alimentos y, a su vez, aumenten la eficiencia en el uso de recursos, la disminución de la erosión y de la contaminación Las variables se estabilizan a partir del 2030 “Desarrollo sostenible”
    • SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTAL World-3 2ª CONCLUSIÓN Es posible modificar las tendencias de crecimiento y establecer unas normas de estabilidad ecológica y económica, que pueden ser mantenidas en el futuro 3ª CONCLUSIÓN Cuanto antes se empiece a trabajar a favor de esta última alternativa, más posibilidades de éxitoCríticas: Utilidades: Se culpa al incremento de la Alarma sobre enfoque global depoblación y no al consumo de problemas ambientales gravesrecursos por persona Modelos pioneros Más contaminantes lospaíses del norte Muchos otros modelos posteriores sobre distintos temas Es sólo un modelo
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓN TELEDETECCIÓN Técnica que permite la observación a distancia y la obtención de imágenes de la superficie terrestre desde sensores instalados en aviones o satélites artificialesComponentes de un sistema de teledetección• Centro Cámara en un avión o Sensor:de recepción: Los sensores transmiten capta, codifica satélite quela imagen como y transmite información digital. En el terrestre imágenes de la superficiecentro de recepción se procesa y corrige Pasivos: Utilizan un flujo de energía externo (Del Sol o de elementos de la superficie terrestre)• Sistema de distribución: De tipo telemático, permite el acceso de la Activos: Emiten un tipo de radiación y información a los usuarios para interpretarla, usarla y parte de la captan el reflejo por extraer superficie conclusiones
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNEmpleo de la teledetección Teledetección aérea: Globos, pájaros, aviones… A mediados siglo XIX primeras fotografías aéreas tomadas desde globo. Se desarrolla con finalidades estratégicas y militares durante el siglo XX. Prospecciones geológicas y mineras, cartografía, mapas topográficos, inventarios forestales…
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNEmpleo de la teledetección Teledetección espacial: Se mejora con el uso de satélites espaciales Satélites científicos (HUBBLE) Satélites meteorológicos (TIROS, METEOSAT) Satélites medioambientales (LANDSAT, ERS)
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNEmpleo de la teledetección AvanceFenómenos (El presas,…) Impactos (minería, Niño) o desiertos Variaciones en losde hielos de ozono y retroceso climático Agujero deconos volcánicos Cambio la capa
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNRadiaciones electromagnéticas empleadas en la teledetección Región central o zona visible (V)La atmósfera filtra las radiaciones solares y Región del infrarrojo (IR)solo deja pasar las “ventanas atmósfericas” MicroondasLos sensores empleados en teledetección empleanestas zonas del espectro electromagnético
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNRadiaciones electromagnéticas empleadas en la teledetección Región central o zona visible (V) (El ojo humano solo diferencia 3 de los 7 colores del arco-iris) - Azul: (de 0,4-0,5μm) – B - Verde: (0,5-0,6 μm) – G - Rojo: (0,6-0,7 μm) – R Región del infrarrojo (IR) - (IRP) infrarrojo próximo(0,7-1,3 μm) Detecta masas vegetales - (IRM) infrarrojo medio (1,3-8 μm) Detecta humedad. - (IRT) infrarrojo lejano o térmico (8-14 μm) Detecta calor producido por el Sol, seres vivos, incendios. Microondas (1mm-1m) - Utilizadas para tomar imágenes sin iluminación o con nubes.
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNImágenes obtenidas mediante la teledetecciónLas imágenes pueden ser: analógicas o digitales.Características de la imágenes digitales Imágenes divididas en Se expresa mediante Recuadros o celdillas PÍXEL: un valor numérico de diferentes superficie mínima que se corresponde tonos de gris detectada sobre con un tono de gris el terreno y que se corresponde Se diferencian con el recuadro Cuanto más entre sí por la o celdilla: intensa sea la intensidad con que unidad mínima señal, más claro se recibe la señal de información será el gris del en la que se pixel divide una imagen
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNResolución de un sensor RESOLUCIÓN: Mide la capacidad de un sensor para discriminar detalles RESOLUCIÓN RESOLUCIÓN ESPECTRAL: ESPACIAL: La mayoría de Se refiere al RESOLUCIÓN satélites poseen tamaño del RADIOMÉTRICA: sensores que pixel Capacidad para operan más de Representa el discriminar las una banda del área menor que variaciones de espectro: puede intensidad de Multibanda distinguirse de radiación emitida por Aumenta a su entorno los objetos medida que lo Se mide por la hace el nº de RESOLUCIÓN TEMPORAL: cantidad total de bandas en las Tiempo que transcurre desde niveles o tonos de que opera el que un sensor toma una diferentes gris que sensorimagen hasta que toma otra de posee una imagen la misma zona
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNResolución de un sensor
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNObtención de imágenes en color Una imagen en color resulta Procesado digital a través de la combinación de de ordenador imágenes tomadas en 3 bandas espectrales En función de las bandas que elijamos, podemos obtener imágenes en color natural o en falso color
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNObtención de imágenes en color Color natural RBG = 321 A cada píxel de esta imagen se le otorga el color rojo. Su intensidad está determinada por el tono de gris que posea A cada píxel de esta imagen se le otorga el color verde. Su intensidad está determinada por el tono de gris que posea A cada píxel de esta imagen se le otorga el color azul Su intensidad está determinada por el tono de gris que posea
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNObtención de imágenes en color Color natural RBG = 321 Cada pixel de esta imagen tendrá un color resultante de la combinación de los tres colores anteriores Queda definido por tres dígitos ( de 0 a 255) Los colores vienen de la adición de los tres colores primarios El total de colores diferentes que puede tener una imagen es de 2563
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNObtención de imágenes en color Falso color RBG = 432 Útil para detectar masas vegetales Los primeros sensores sólo trabajaban con estas bandas  siguen siendo las más empleadas Imágenes que realzan los detalles: detección de masas vegetales: cuanto más intenso es el rojo, más vigorosas Detección de recursos mineros zonas ocupadas por agua (en negro) Espacios urbanizados: en gris azulado Interpretación de los elementos de una imagen por su color  tabla 3.3.
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNObtención de imágenes en color Falso color RGB = 754 Útiles para discriminar zonas quemadas RGB = 742 Se distinguen bien zonas urbanizadas y cultivos Es decir: las huellas de las actividades humanas RGB = 743 Para evaluar zonas encharcadas, detectar cultivos de regadío, etc
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNAdquisición de datos en teledetección Órbitas de los satélites Tipos de órbitas Órbita geoestacionaria Órbita polar Movimiento del satélite Órbita circular sincronizado con el de Órbita perpendicular rotación de la tierra al plano del Ecuador Siempre observan Móviles  observan diferentes la misma zona áreas de la superficie terrestre A gran altitud  abarcan A menor altitud  área barrida áreas muy amplias en cada imagen mucho menor Gran resolución temporal Se aprecian mejor los detalles Observación de fenómenos Mejor resolución espacial globales
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNAdquisición de datos en teledetección Sensores de barrido multiespectral Es el mecanismo de teledetección más habitual Llevado a cabo por unos sensores que actúan como escáneres realizando un rastreo minucioso y sucesivo de cada parcela de terreno Recogen las radiaciones visibles e infrarrojas reflejadas por el suelo LANDSAT, TERRA, AQUA poseen sensores de barrido que rastrean conjuntamente todo el planeta ENVISAT, de la Agencia Espacial Europea, barre minuciosamente el planeta El tiempo de permanencia es de 6-7 años en el espacio.
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNAdquisición de datos en teledetección Sensores de microondas SENSORES DE RADIÓMETROSMICROONDAS MICROONDAS La emisión de microondas se incrementa al disminuir la temperatura de los cuerpos SENSORES DE Movimientos de icebergs, MICROONDAS extensión y variación de PASIVOS hielos polares SENSORES DE EL RADAR MICROONDAS Emiten microondas y recogen y valoran ACTIVOS su señal de retorno y el tiempo que tarda en volver al sensor Imágenes con más resolución
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNAdquisición de datos en teledetección Sensores de microondas Hundimiento plataforma Larsen (Antártida) Con sensor de microondas pasivo
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNAdquisición de datos en teledetección Sensores de microondas Más cantidad de radiación reflejada menos vuelve al sensor. Las superficies lisas se ven más oscuras Si la superficie dispersa las ondas vuelve más al sensor Las superficies secas y rugosas se ven gris claro
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNAdquisición de datos en teledetección Sensores de microondas Imágenes Se realizan dos tomas del mismo territorio estereoscópicas en dos pasadas distintas con distinto ángulo de incidencia
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNAdquisición de datos en teledetección Sensores de microondas Aprovechar las ventajas de los altímetros que poseen los sensores radar para la representación topográfica del terreno Radarmetría Imagen con secuencia de bandas coloreadas a intervalos regulares de altitud Se generan MODELOS DIGITALES DE ELEVACIONES O DEM
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNAdquisición de datos en teledetección Sensores de microondas ANAGLIFO es la superposición de imágenes, una en rojo, otra en azul, que al ser miradas con lentes especiales producen una sensación de relieve Imágenes Las imágenes se toman de forma similar a las anaglíficas estereoscópicas Una de las imágenes obtenidas se colorea de azul, la otra en rojo Se superponen y se contemplan con unas gafas con cristales de dos colores: rojo el izquierdo, azul el derecho
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNAdquisición de datos en teledetección Sensores de microondas Se toman con sensores de radar imágenes del mismo lugar en dos pasadas en días diferentes Se registran variaciones en la topografía Interferometría En secuencias marcadas mediante una serie de bandas coloreadas a intervalos de altitud regulares
    • SISTEMAS DE TELEDETECCIÓNAdquisición de datos en teledetección Sensores lídar El sensor emite un pulso de láser, en visible o en infrarrojos, que choca contra el polvo atmosférico o los contaminantes, y regresa al sensor Se emplea para detectar la contaminación del aire Pueden instalarse en furgonetas que recorren una ciudad. Con los datos obtenidos se construye un mapa tridimensional de la concentración de los contaminantes y se puede deducir sus focos de emisión
    • SISTEMAS GLOBALES DE NAVEGACIÓN POR SATÉLITES (GNSS)GPS (global positioning system)La “flota” de satélites GPS está formadapor entre 27 satélites que están en un órbitamedia alrededor de la tierra. Este sistema desatélites comenzó a ser diseñada en el año1972, siendo lanzado el primer satélite alespacio en el año 1978.Hoy en día, los servicios GPS estándisponibles de forma gratuita a todo en elmundo.
    • SISTEMAS GLOBALES DE NAVEGACIÓN POR SATÉLITES (GNSS)JUEVES 15 DE ABRIL DE 2010Sistema ruso de navegación víasatélite Glonass cubrirá todo elglobo para finales de este año
    • SISTEMAS GLOBALES DE NAVEGACIÓN POR SATÉLITES (GNSS)SISTEMA GALILEOEuropa a través de la Comisión Europea y la Agencia Espacial Europea seplanteó una opción más ambiciosa, la creación de un satélite independiente concobertura mundial, de origen civil y al servicio de la comunidad internacional.Así surge Galileo, como complemento del GPS y con una órbita ligeramentedesviada del Ecuador, más exacta en las regiones cercanas a los polos yventaja fundamental para los países de la U.E nórdicosSe necesitan 4.000 millones de euros para enviar al espacio los 30 satélites quehacen falta para poder ofrecer un servicio alternativo al GPS (Global PositioningSystem), y estas cantidades tan altas hacen que las empresas se lo piensen.Por si esto fuera poco, han surgido luchas intestinas dentro del consorcio,motivadas porque tanto Alemania como Italia y España exigen sus propioscentros de control del sistema.
    • SISTEMAS TELEMÁTICOS APOYADOS EN LA TELEDETECCIÓNUn sistema telemático se basa en la interconexión entre múltiplesordenadores mediante una red de comunicaciones de intercambio demensajes para la realización de una tarea comúnLos datos se toman a través de sensores o GPSLa información se digitaliza y se procesa a través de ordenadorDespués se puede transmitir mediante cables o satélites
    • SISTEMAS TELEMÁTICOS APOYADOS EN LA TELEDETECCIÓNLos SIG SIG ( Sistema de Es un programa de ordenador que contiene un conjunto de datos espaciales de la misma Información porción de un territorio organizados de forma Geográfica) geográfica Los datos se representan en capas superpuestas Los datos proceden de fotografías tomadas por teledetección o de mapas de todo tipo Los SIG están destinados a almacenar, representar gráficamente, manipular y gestionar una información sobre el territorio Esta información se guarda en formato digital y se puede visualizar en el ordenador Debe ser actualizada con frecuencia Nos permiten realizar simulaciones para ver qué puede ocurrir en un territorio si variamos algún parámetro de alguna de las capas. Muy utilizados: prevención de riesgos, ordenación territorial, …
    • SISTEMAS TELEMÁTICOS APOYADOS EN LA TELEDETECCIÓNSistemas telemáticos de cooperación internacional Uno de los más importantes es el basado en la información meteorológica WMO, 1950  puso en marcha el sistema de VIGILANCIA METEOROLÓGICA MUNDIAL, 1968 Equipos de teledetección por satélite Estaciones meteorológicas terrestres y marinas Sistema de telecomunicaciones entre todas ellas Los datos son analizados, procesados y retransmitidos a los distintos CENTROS METEOROLÓGICOS NACIONALES Los satélites meteorológicos tienen un sensor de barrido multiespectral que opera en las bandas visibles Pueden tomar imágenes en infrarrojos, por lo que pueden detectar la humedad atmosférica Destacan: NOAA (EEUU), METEOSAT (Europa)