anÁlisis de cambio de uso de suelo mediante ......cambios ocurridos durante 3 décadas,...
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CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN GEOGRAFÍA Y GEOMÁTICA ING.
JORGE L. TAMAYO, A.C. CentroGeo
Centro Público de Investigación CONACYT
ANÁLISIS DE CAMBIO DE USO DE SUELO MEDIANTE
PERCEPCIÓN REMOTA EN EL MUNICIPIO DE VALLE DE
SANTIAGO
TESIS Que para obtener el grado de Maestra en Geomática
Presenta OLIVA PINEDA PASTRANA
Supervisor principal: Examinador externo: Silvana Levi Levi, Dra Raúl Aguirre Gómez, Dr
Comité Supervisor:
Daniel López López, M.G.
México, D.F., Septiembre 2011
© CentroGeo. Derechos reservados. El autor otorga a CentroGeo el permiso de reproducir y distribuir copias de esta tesis en su totalidad o en parte
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RESUMEN
El cambio de uso de suelo es la suma de transiciones físicas del suelo
asociado a las acciones humanas, en forma pragmática, el concepto se
refiere al resultado de las actividades socioeconómicas que se desarrollan
sobre una cobertura del terreno.
La cuantificación de los cambios de uso del suelo a través de la
percepción remota junto con las herramientas de análisis que ofrecen los
Sistemas de Información Geográfica para modelar los procesos de cambio es
una forma muy eficaz para analizar los cambios de un territorio.
El presente trabajo fue realizado en el municipio de Valle de Santiago,
Guanajuato y tuvo por objeto analizar el cambio de uso de suelo mediante
imágenes satelitales y técnicas de percepción remota, cuantificando los
cambios ocurridos durante 3 décadas, estableciendo 6 periodos de tiempo
para el análisis. En el análisis de cambio se utilizó el método de comparación
de imágenes post-clasificación.
No obstante que el municipio continua siendo primordialmente agrícola esta
actividad esta viéndose mermada por diversos factores entre los que
destacan la falta de agua y las políticas gubernamentales para el campo
mexicano, y de continuar esta situación el municipio corre el riesgo de sufrir
una transformación total en su funcionamiento.
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DEDICATORIA
A mis padres y hermanos
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AGREDECIMIENTOS
Agradezco al Centro de Investigación en Geografía y Geomática “Ing. Jorge
L.Tamayo A.C.” (CentroGeo) por haberme otorgado la beca para realizar los
estudios de maestría y las facilidades para obtener las imágenes de satélite
con las que se realizó este trabajo.
Quiero expresar mi profundo agradecimiento a la Dra. Silvana Levi Levi por
el apoyo y la confianza depositada en mi trabajo. A el M en G Daniel López
López por compartir conmigo su amplio conocimiento de la Percepción
Remota, por sus exhaustivas revisiones y valiosas aportaciones para mejorar
este trabajo.
Al doctor Raúl Aguirre Gómez, quien amablemente aceptó ser lector de mi
tesis y que con sus revisiones me ayudaron a definir mi trabajo de tesis.
Al Biol. José Manuel Madrigal y a el M en G Luis Alejandro Castellanos
Fajardo quienes pacientemente contribuyeron en mi aprendizaje en el
manejo de los software orientados al manejo de los Sistemas de información
Geográfica.
A mis amigos Adriana Bajaras Félix Duvelson y Miriam Vargas por formar
conmigo un buen equipo de trabajo
Y a todos mis compañeros de la PAOT y en especial a Elías, Zenia y Félix que
me apoyaron para concluir este trabajo.
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Tabla de Contenido
RESUMEN i DEDICATORIA iiii AGRADECIMIENTOS iv
LISTA DE FIGURAS v
INTRODUCCIÓN 1 Capítulo 1 3
1.1 Planteamiento del problema 3
1.2 Antecedentes Históticos 4
1.3 Justificación de la investigación 7
1.4 Objetivos 8 Capitulo 2. Cambio de uso de suelo 9
2.1 Cobertura vegetal y cambio de uso de suelo 9
2.2 Modelos y estudios de Cambio de Uso de Suelo 12
2.3 Percepción Remota y análisis de cambio de uso del suelo 22
Capítulo 3. Área de estudio 26
3.1 Descripción general 26
3.2 Fisiografía y suelos 30
3.3 Hidrografía 30
3.4 Clima 32
3.5 Recursos Bióticos 32
3.6 Áreas Naturales Protegidas 33
3.7 Actividades Económicas 33
3.8 Población y vivienda 34
Capítulo 4. Elementos metodológicos 35
4.1 Recursos de Información: Datos espaciales 35
4.2 Características generales de las imágenes de satélite 36
4.3 Procesamiento de las imágenes de satélite 39
4.4Método de detección de cambios 42 4.5 Análisis de impacto ambiental de los cambios de uso de suelo 45
Capitulo 5. Resultados y análisis 48 5.1 Resultados de la clasificación de las imágenes de Satélite 48
5.2 Detección de cambios 57
5.3 Impacto Ambiental de los cambios de uso de suelo 67
5.4 Discusión de resultados 71
Conclusiones 80
Referencias bibliográficas 82
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LISTA DE FIGURAS
Figura 3.1 Ubicación del Municipio de Valle de Santiago 27 Figura 3.2 Cráter del volcán llamado “La Alberca” 29 Figura 3.3 Crecimiento poblacional del municipio de 1950 a 2005 34 Figura 4.1 Diagrama del procesamiento de las imágenes de satélite 41 Figura 4.2 Modelo gráfico de la obtención de los mapas de cambios de
uso de suelo 44
Figura 4.3 Función “Conditional” utilizada para la detección de cambios 45 Figura 4.4 Función “Conditional” utilizada generar el mapa de impacto
ambiental en función de la pendiente 47 Figura 5.1 Mapa de clasificación de uso de suelo 1979 del Municipio de
Valle de Santiago 50 Figura 5.2 Mapa de clasificación de uso de suelo 1989 del Municipio de
Valle de Santiago 51 Figura 5.3 Mapa de clasificación de uso de suelo 1999 del Municipio de
Valle de Santiago 52 Figura 5.4 Mapa de clasificación de uso de suelo 2006 del Municipio de
Valle de Santiago 53
Figura 5.5 Hectáreas de la clase Urbana 54
Figura 5.6 Hectáreas de la clase otros usos 54
Figura 5.7 Hectáreas de la clase Agua 55
Figura 5.8 Hectáreas de la clase agrícola 55
Figura 4.9 Hectáreas de la clase Vegetación 56 Figura 5.10 Mapa de cambio de uso de suelo, del Municipio de Valle de
Santiago correspondiente al periodo 1(1979 y 22006) 61 Figura 5.11 Mapa de cambio de uso de suelo, del Municipio de Valle de
Santiago correspondiente al periodo 2 (1979 y 1999) 62 Figura 5.12 Mapa de cambio de uso de suelo, del Municipio de Valle de
Santiago correspondiente al periodo 3(1979 y 1989) 63 Figura 5.13 Mapa de cambio de uso de suelo, del Municipio de Valle de
Santiago correspondiente al periodo 4 (1989 y 2006) 64 Figura 5.14 Mapa de cambio de uso de suelo, del Municipio de Valle de
Santiago correspondiente al periodo 5 (1989 y 1999) 65 Figura 5.15 Mapa de cambio de uso de suelo, del Municipio de Valle de
Santiago correspondiente al periodo 6 (1999 y 2006) 66 Figura 5.16 Mapa de Impacto ambiental en función de a pendiente en los
sitios donde hubo cambio de uso de Agricultura a Vegetación
y de Vegetación a Agricultura para el periodo 1 69 Figura 5.17 Mapa de Impacto ambiental en función de a pendiente en los
sitios donde hubo cambio de uso de Agricultura a Vegetación y de Vegetación a Agricultura, para el periodo 2 70
Figura 5.18 Mapa de Impacto ambiental en función de a pendiente en los
sitios donde hubo cambio de uso de Agricultura a Vegetación y de Vegetación a Agricultura, para el periodo 3 71
Figura 5.19 Mapa de Impacto ambiental en función de la pendiente en los sitios donde hubo cambio de uso de Agricultura a Vegetación y de Vegetación a Agricultura, para el periodo 4 72
Figura 5.20 Mapa de Impacto ambiental en función de a pendiente en los 73
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sitios donde hubo cambio de uso de Agricultura a Vegetación
y de Vegetación a Agricultura, para el periodo 5 Figura 5.21 Mapa de Impacto ambiental en función de a pendiente en los
sitios donde hubo cambio de uso de Agricultura a Vegetación y de Vegetación a Agricultura, para el periodo 6 74
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LISTA DE CUADROS
Cuadro 4.1 Características espectrales y espaciales de las imágenes landsat 37
Cuadro 4.2 Características espectrales y espaciales de las imágenes Spot 38 Cuadro 5.3. Clases empleadas para la clasificación de las imágenes 41 Cuadro 4.4. Periodos de estudio 42 Cuadro 4.5 Categorías de pendientes utilizadas para medir el impacto
ambiental del suelo 46 Cuadro 5.1 Número de hectáreas por clase, porcentaje el número de ha
con respecto al total de ha, para los años e 1979, 1989,1999
y 2006 49 Cuadro 5.2 Matriz de Cambios entre los años 1979 y 2006, se presentan
los valores y los porcentajes del número de ha que cambiaron de una clase a otra 58
Cuadro 5.3 Matriz de Cambios entre los años 1979 y 1999, se presentan
los valores y los porcentajes del número de ha que cambiaron de una clase a otra 59
Cuadro 5.4 Matriz de Cambios entre los años 1979 y 1989, se presentan los valores y los porcentajes del número de ha que cambiaron de una clase a otra 59
Cuadro 5.5 Matriz de Cambios entre los años 1989 y 2006, se presentan los valores y los porcentajes del número de ha que
cambiaron de una clase a otra 59 Cuadro 5.6 Matriz de Cambios entre los años 1989 y 1999, se presentan
los valores y los porcentajes del número de ha que cambiaron de una clase a otra 60
Cuadro 5.7 Matriz de Cambios entre los años 1999 y 2006, se presentan
los valores y los porcentajes del número de ha que cambiaron de una clase a otra 60
Cuadro 4.8 Numero de ha que cambiaron de uso suelo de agricultura a
vegetación y de vegetación a agricultura, en diferentes porcentajes de pendiente, durante 6 periodos de tiempos 68
Cuadro 5.9 Porcentajes de ha con pendientes mayores al 16% con
impactos positivos y negativos 68
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INTRODUCCIÓN
En forma pragmática, el concepto de cobertura describe los objetos que se
distribuyen sobre un territorio determinado. Uso del suelo en cambio se refiere al
resultado de las actividades socioeconómicas que se desarrollan sobre una
cobertura. Estas actividades se relacionan con la apropiación de recursos naturales
para la generación de bienes y servicios.
Para poder analizar el cambio de uso de suelo se requiere de herramientas
precisas y consistentes. Los sensores remotos y los Sistemas de Información
Geográfica son una opción, para cuantificar los cambios ocurridos en un territorio.
Los cambios ocurridos dentro de un territorio son complejos de comprender,
se necesita estudiarlos de una manera holista. El territorio no puede verse como un
sistema apartado de procesos sociales, se debe concebir comoconjunto integrado
por una parte natural y una social, los cuales son dinámicos y están sujetos a
transformaciones a través del tiempo.
Mapear los usos del suelo ha sido una práctica aceptada desde 1940
mediante el uso de fotografías aéreas, los cambios físicos en el uso del suelo han
sido identificados a través de los mapas y han permitido hacer inferencias sobre las
razones económicas y sociales involucradas en dichos cambios. Una forma de
evaluar los cambios en el uso del suelo es a partir de la medición de los cambios en
la cobertura vegetal y no vegetal del mismo. Tradicionalmente, la medición de
cambios de cobertura vegetal y uso de suelo se realiza con base en información
generada a partir de percepción remota (usualmente fotografías aéreas e imágenes
de satélite).
Entender las causas que originan el cambio de uso y cobertura del terreno,
significa estudiar factores ambientales y socioeconómicos que afecta su uso. El
presente trabajo fue realizado en el municipio de Valle de Santiago, Guanajuato y
tuvo como finalidad analizar la dinámica de cambio de uso de suelo así como la
influencia de las actividades agrícolas como motor principal del cambio. Se utilizaron
imágenes satelitales como principal fuente indirecta de información.
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El municipio de Valle de Santiago, Guanajuato desde su fundación en 1606
hasta la fecha ha estado sujeto a una explotación agrícola, y su participación como
proveedor de granos ha sido relevante en la historia agrícola de su estado y del
país.
En el siglo XVI la corona española promovió diversas iniciativas para el
desarrollo económico e incremento de la población de la zona. Entre las ofertas que
hacía la corona española figuraron las “mercedes“(concesiones originales de tierras)
las cuales eran utilizadas para cultivos intensos que abastecerían de alimento a los
centros mineros.Para fines del siglo XVIII, poco más del 50% de la fuerza de trabajo
se ocupaba de la agricultura y el resto lo hacía en la minería o prestaba sus
servicios para quehaceres domésticos. Después de la guerra de independencia la
agricultura se convierte en el principal motor económico de la región.
Durante la década de los 1940’s – 50’s del siglo pasado los líderes políticos
apostaron a la agroindustria como la principal actividad económica de la región
promoviendo la actividad hortofrutícola de exportación; fueron épocas donde la
agricultura de exportación se vio doblemente favorecida, tanto por las decisiones
políticas para su impulso como por muchas ventajas comparativas relacionadas con
la bonanza climática y disponibilidad de agua. La explotación reciente de estas
tierras se ha ido mermando a partir de la falta de agua. Desde la época colonial a la
fecha Valle de Santiago ha estado sujeto a cambios en su uso de suelo
transformando así la estructura y funcionamiento de su territorio.
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CAPITULO 1
1.1 Planteamiento del problema
El cambio de uso del suelo y la pérdida de la cobertura vegetal es uno de los
principales problemas que aquejan a la humanidad, ya que estos son la principal
causa del cambio climático global y se relaciona directamente con la seguridad en la
producción de alimentos, la salud humana, la urbanización, la biodiversidad, la
migración transfronteriza, los refugios ambientales, la calidad del agua y del suelo
(López, 2006: 2).
Se han señalado diferentes procesos como responsables del cambio de uso
del suelo. Los modelos más simplistas indican que el crecimiento poblacional es el
responsable del incremento de la superficie cultivada o destinada al ganado, puesto
que es necesario alimentar a cada vez más población, así como de la pérdida de
cobertura forestal. Sin embargo, en las últimas décadas la superficie agropecuaria
creció más lentamente que la población mundial, debido en parte a que la
producción es más eficiente. Vale la pena entonces analizar los efectos del
crecimiento de la llamada “frontera agropecuaria” sobre los procesos de cambio de
uso del suelo. Y, finalmente, el crecimiento de las ciudades como fuente destacada
de modificaciones en esta materia.
La intensificación de las actividades agrícolas, supera la capacidad de
resiliencia de los ecosistemas, trayendo como consecuencias descensos
piezométricos continuos del suelo, disminución de recursos y deterioro de la calidad
de agua (Vera y Romero; 2004: 155). Muchos municipios del país han sufrido
transformaciones drásticas en su paisaje debido a las aceleradas tasas de cambio de
uso de suelo.
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1.2 Antecedentes Históricos
El municipio de Valle de Santiago forma parte de la Región denominada del Bajío1 y
desde la época colonial comenzó su desarrollo económico gracias a que en el estado
de Guanajuato se encontraron unos filones de plata catalogados entre los más ricos
de América latina, lo cual promover y dar prioridad trajo consigo al desarrollo
minero.
Para activar esta economía el Virreinato tomó una serie de decisiones que
facilitarían el poblamiento y crecimiento de la región. Por ejemplo, para impulsar el
desarrollo de Guanajuato los españoles emitieron disposiciones similares a las
aplicadas en los centros mineros del norte Zacatecas y San Luis Potosí.
Es decir, traer población y mano de obra hacia el centro minero que se estaba
conformando en el Bajío la región estaba en promoción continua. Entre las ofertas
figuraban las “mercedes” (concesión original de tierra expedida por el virrey), para
que se constituyeran productivas villas españolas de cultivo intenso para abastecer
el nuevo centro minero de la Sierra de Guanajuato. Posteriormente se crearon las
haciendas con los mismos fines de cultivo agrícola y, cuya mano de obra, al igual
que en las minas, provenía de los grupos indígenas (Rionda; 2002: 27).
El desarrollo agrícola prosperó gracias a la mano de obra trasladada de zonas
más pobladas, convirtiendo a Guanajuato en el siglo XVIII en un complejo sistema
económico basado en haciendas que dio pie al florecimiento del Bajío como primera
región del país en materia de producción agropecuaria.
La parte guanajuatense del Bajío, fue considerada como él soporte agrícola
para el abastecimiento de granos en el país, especialmente trigo, maíz, cebada y
garbanzo. Sin embargo la producción agrícola giraba en torno de la actividad minera
que empezaba a ocupar un lugar predominante en la economía de la colonia.
Durante 1590 a 1650 se suscitó una inmigración masiva de españoles hacia el Bajío.
Las decisiones políticas tomadas por la corona española transformaron un espacio
1La Región del Bajío es una región geográfica y cultural del centro del país que comprende principalmente el territorio no montañoso del estado de Guanajuato.
http://es.wikipedia.org/wiki/Guanajuato
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vacío en un espacio organizado. En el siglo XVIII El Bajío era reconocido como una
zona próspera, notable en la economía mexicana y caracterizada por un alto grado
de urbanización poco usual para una sociedad tradicional, igualado por una
estructura compleja de producción agrícola.
Para fines del siglo XVIII, poco más del 50% de la fuerza de trabajo se
ocupaba de la agricultura y el resto lo hacía en las industrias y en la minería El
rápido crecimiento poblacional registrado durante los siglos XVII y XVIII generó
suficiente diversidad de empleo para trabajadores textiles, artesanos urbanos y
servicios aparte de los labradores agrícolas y de la apenas incipiente actividad
agroindustrial ligada al procesamiento de alimentos. La prosperidad de Guanajuato
estaba correlacionada a la productividad de la agricultura y a la riqueza derivada de
la anterior actividad minera y de la subsecuente diversidad productiva.
Con la guerra de independencia la actividad minera decreció, si bien las
ciudades que se habían creado para abastecer de granos a los centros mineros ya
no era el principal motor económico, los labradores y hacendados continuaban
sembrando para un mercado siempre activo por la demanda de productos del
campo de la creciente población urbana.
En 1870 México inicia un proceso de industrialización cerrando el siglo XIX
con un incipiente desarrollo industrial producto de nuevas decisiones de localización
de empresas e industrias que fabricaban productos nuevos y “sofisticados” para los
quehaceres del campo y el confort del hogar.
A partir de la década de los 1940’s – 50’s hasta la fecha, se ha registrado un
mayor crecimiento demográfico y económico en el Bajío guanajuatense apoyado por
dos flancos importantes de decisiones políticas: por un lado la instalación de
infraestructura “pesada” para el desarrollo industrial, como la construcción de la
carretera Querétaro - Guanajuato-Aguascalientes (hoy corredor industrial), la
instalación de la refinería y la termoeléctrica en Salamanca. Además de la
construcción del Aeropuerto de Guanajuato en los 50´s inicialmente ubicado en la
ciudad de León. Por otra parte, estuvieron también las decisiones correspondientes
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para dar impulso a las actividades agrícolas básicamente de orden federal como
parte de las políticas asociadas a la llamada “Revolución Verde”, además de la
construcción de las presas Solís y Allende.
Los líderes políticos apostaron entonces a la agroindustria como la principal
actividad económica del estado, y sus principales actores empiezan a ejercer mayor
influencia en el proceso político de toma de decisiones relacionadas con los
recursos.
En los años 1960’s la orientación política se define hacia a la actividad
hortofrutícola de exportación. Los gobernantes en turno deciden la apertura del
sector agrícola al capital extranjero y rápidamente llegaron al Bajío empresas
agroindustriales multinacionales. Fueron épocas donde la agricultura de exportación
se vio doblemente favorecida, tanto por las decisiones políticas para su impulso
como por muchas ventajas comparativas relacionadas con la bonanza climática y
disponibilidad de agua.
Gobernadores y líderes políticos estatales y federales impulsaron
decisivamente la agricultura intensiva y la agroexportación paralelamente al
desarrollo industrial con el objetivo de incluir al estado en el contexto de la
economía mundial En las tres últimas décadas del siglo XX, los líderes políticos en
cuestión promovieron el asentamiento en el corredor industrial de numerosas
empresas manufactureras y exportadoras de autopartes, automóviles, arneses y
baterías automotrices, estufas, refrigeradores y compuestos químicos.
El desarrollo productivo en Guanajuato ha generado significativas
aportaciones al producto nacional y a la economía local, pero también ha puesto en
marcha procesos de contaminación y explotación de los recursos naturales, Los
años entre 1940 y 1995 comprendieron un periodo de alta promoción en el
crecimiento productivo y poblacional en el estado de Guanajuato, donde la
perspectiva del desarrollo parecía actuar únicamente en función del espacio
visualmente construido, superficie aprovechada, sin contemplar aquellos aspectos
ambientales de carácter geológico, como las fallas tectónicas; la urbanización e
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industrialización de la región añadieron actores con una prioridad estratégica y
capacidad de adquisición que acentuaron las disparidades entre los usuarios del
agua ya existentes, aunadas al impacto de la globalización económica en la
agricultura (Maganda, 2004).
En Valle de Santiago los cambios siguen ocurriendo en la esfera social y
económica repercutiendo en los cambios de uso de suelo; la entidad vive un periodo
de transición demográfica pero no de carácter natural, si no social (migración).
Durante la década de los 90 se observaron importantes cambios demográficos que
tienen su explicación en el cambio de esquemas económicos, de ahí la importancia
de conocer los procesos de cambio de uso de suelo en este municipio.
1.3 Justificación de la investigación
Desde hace 5 décadas se ha desarrollado una impresionante capacidad para
observar la tierra desde el espacio, la observación diaria y global de la superficie
terrestre nos ha conducido a una nueva era en la comprensión espacio temporal de
los fenómenos, y con ello poder predecirlos con mayor exactitud.
La percepción remota ha contribuido a nuevos descubrimientos
transformando las ciencias de la tierra y abriendo nuevas corrientes de
investigación, ha generado importantes beneficios para la sociedad tales como: La
detección y monitoreo de los cambios en la cobertura terrestre.
En general, a nivel mundial, no existen suficientes estudios semi-detallados
sobre cambio de cobertura y uso del suelo a escala regional, ya que la selección de
un área de estudio a menudo depende de la preocupación conjunta de
investigadores, población y gobierno.
En este trabajo se pretende cuantificar los cambios de uso de suelo en el
municipio de Valle de Santiago, Guanajuato mediante el uso de imágenes de satélite
y técnicas de percepción remota.
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1.4 Objetivos
1.4.1 Objetivo General
Determinar el cambio de uso de suelo en el municipio de Valle de Santiago,
Guanajuato mediante técnicas de percepción remota
1.4.2 Objetivos específicos
1) Cuantificar los cambios ocurridos durante 3 décadas
2) Caracterizar el cambio de uso del suelo en un lapso de 3 décadas
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CAPÍTULO 2
CAMBIO DE USO DE SUELO
2.1 Cobertura vegetal y el cambio de uso de suelo
La cobertura del terreno y el uso del terreno son dos elementos claves que
describen al ambiente terrestre con a la naturaleza y las actividades humanas.
El término “Cobertura del Terreno”, se aplica a aquellos objetos que se
localizan sobre la superficie del planeta y que pueden ser de origen natural
(bosques, glaciares, ríos, lagos, entre otros); o producidos y mantenidos por el
hombre (carreteras, ciudades, presas, etc.); es estudiada por las ciencias naturales
y se refiere al estado físico de la cobertura vegetal, está cobertura está determinada
por factores biofísicos, como son el clima, topografía, tipo de suelos, disponibilidad
de agua y el tipo de vegetación (López, 2006: 26).
El uso del suelo (terreno), se refiere a la manera en la cual las coberturas son
utilizadas por el hombre, para satisfacer sus necesidades materiales y espirituales.
En otro contexto el uso de suelo describe las actividades del hombre que se
desarrollan sobre la superficie terrestre y al influir el humano en el ambiente para
producir bienes y servicios este uso tiende a transformarse.
Un tipo de cobertura puede involucrar diferentes usos (por ejemplo un bosque
puede tener usos forestales, de conservación y de investigación), de la misma
forma un uso de suelo puede involucrar diferentes categorías de cobertura (por
ejemplo, en México, la actividad pecuaria se puede desarrollar en pastizales, tierras
de cultivo, matorrales e inclusive bosques). La relación entre el tipo de cobertura y
el uso del suelo, no es una relación única, puede ser de un tipo de cobertura a un
uso específico, de un tipo de cobertura a diferentes de usos, y de diferentes
coberturas a diferentes usos (Meyer y Turner 1994).
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Los diversos usos que los humanos le asignan al suelo constituyen un tema
de primordial importancia debido al creciente papel del hombre en su
transformación y su degradación. La actuación del hombre en un territorio adquiere
mayor significado con las primeras sociedades agrícolas, no obstante en épocas
recientes con el desarrollo científico y tecnológico el hombre ha incrementado su
capacidad para desarticular o perturbar el lugar que habita, ocupando posiciones
cada vez más dominantes dentro de la estructura y dinámica de un territorio,
sobrepasando así su capacidad de carga (García y Muñoz, 2002).
El cambio de uso de suelo se define como” La remoción total o parcial de la
vegetación de los terrenos forestales para destinarlos a actividades no forestales”
(SEMARNAT, 2008). En forma pragmática, el concepto de cambio del suelo se
refiere al resultado de las actividades socioeconómicas que se desarrollan sobre una
cobertura, la cobertura se refiere a los objetos que se distribuyen sobre un territorio
determinado (Bocco et al., 2001). Asimismo el cambio de uso de suelo se puede
concebir como la suma de las transiciones físicas del uso del suelo asociado a las
acciones humanas a través del tiempo.
Las interacciones humano-ambientes son complejas y en muchas ocasiones
no pueden ser observadas en un periodo corto de tiempo, ya que una actividad
humana puede ocasionar daños al ambiente, pero tales efectos solo pueden ser
visualizados en un periodo de tiempo largo.
López et al., (2001) reconocen en el cambio de uso de suelo dos
modalidades: 1) Conversión de un tipo de categoría a otra; por ejemplo de bosque
a pastizal y 2) Modificación dentro de la misma categoría; por ejemplo de áreas de
cultivo de temporal cultivos de riego. El análisis de estas dos formas de cambio
requiere de diferentes métodos y técnicas de realización. La conversión implica un
cambio evidente y la modificación es un cambio más sutil entre las coberturas por lo
que requiere de un gran nivel de detalle para ser detectada.
El cambio que sufre un territorio puede ser abordado desde diversas
perspectivas, pero si se lograra integrar conocimiento con diferentes enfoques se
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podrían promover soluciones que ayuden a mantener los paisajes de un modo
sustentable. La deforestación de bosques para incrementar las zonas agrícolas es
una de las principales causas de cambio de uso de suelo; este problema atañe a
muchos países incluyendo los de primer mundo.
El enfoque bajo el cual debe abordarse el cambio de uso de suelo, ha estado
sujeto a discusión. Lambin et al., (citado en Aspinall y Hill, 2008) observan tres
requisitos para entender el cambio de uso de suelo: 1) Enlazar el comportamiento
de las personas y sociedad en su interacción con el uso de suelo 2) Comprender el
tipo de relaciones que establece la sociedad con su ambiente 3) Un criterio multi-
temporal para incorporar los eventos pasados y presentes, en el contexto de la
interacción de la sociedad con el ambiente.
El enfoque necesario para estudios de cambio de uso de suelo debe integrar
múltiples disciplinas y deben considerar características tales como: a) La
complejidad de las causas que propician el cambio, b) Diferencias e interrelaciones
entre uso del suelo y cobertura del suelo, c) Interacción de los procesos
socioeconómicos y biofísicos, d) Escalas multi-temporales y multi-espaciales en las
que operan los procesos, e) La interacción a través de los múltiples niveles de
organización, f) Retroalimentaciones y conexiones entre los espacios geográficos y
sociales, g) Los múltiples enlaces entre el territorio y la población, h) Importancia
de los distintos factores sociales, demográficos, económicos, políticos y culturales
en la toma de decisiones i) El uso combinado de métodos cualitativos y
cuantitativos.
En los últimos 30 años la cuantificación y monitoreo de los cambios en los
usos del suelo o en las coberturas del terreno, se ha apoyado en imágenes
satelitales.
La necesidad de utilizar imágenes satelitales para analizar los cambios de uso
de suelo y los cambios en las coberturas vegetales se ha hecho cada vez más
grande propiciando así que exista una mayor disponibilidad de estas imágenes. La
NASA, junto con el gobierno de los Estados Unidos de Norte América ponen a
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disposición una colección de imágenes Landsat (LansatGeoCover) de casi toda la
cobertura terrestre a excepción de la Antártica, ésta disponibilidad de imágenes han
permitido a diversos países entre ellos México tener insumos para realizar estudios
enfocados a determinar cambios de uso de suelo.
2.2 Modelos y Estudios de Cambio de Uso de Suelo
Los estudios sobre los procesos de cambio en la cobertura y usos del suelo se
encuentran en el centro de la atención de la investigación ambiental actual. La
mayor parte de los cambios ocurridos en los ecosistemas terrestres se deben a: a)
conversión de la cobertura del terreno, b) degradación del terreno y c)
intensificación en el uso del terreno. Estos procesos, usualmente englobados en lo
que se conoce como deforestación o degradación forestal, se asocian a impactos
ecológicos importantes en prácticamente todas las escalas (Bocco, et al., 2001:18).
La cuantificación de cambios de uso de suelo a través de la percepción
remota junto con las herramientas de análisis que ofrecen los Sistemas de
Información Geográfica para modelar los procesos de cambio es una forma muy
eficaz para comprender la dinámica de cambio de un territorio.
Los modelos de cambio de uso se han transformado en una poderosa
herramienta de análisis espacial orientada, principalmente, a los siguientes
aspectos: (a) Explorar los variados mecanismos que fuerzan los cambios de uso del
suelo y las variables sociales, económicas y espaciales que conducen a esto; (b)
Proyectar los potenciales impactos ambientales y socioeconómicos derivados de los
cambios en el uso del suelo, y; (c) Evaluar la influencia de alternativas políticas y
regímenes de manejo sobre los patrones de desarrollo y uso del suelo (Aguayo et
al., 2006).
Los modelos de cambio de uso del suelo usan parámetros simples, incluyendo
la extensión de las actuales áreas urbanas, las principales vías de transporte, la
distancia a los mercados de trabajo, bienes e insumos, las condiciones topográficas
y la existencia de tierras en situación especial (i.e. áreas protegidas, zonas de
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drenaje). El foco principal en el esfuerzo de la modelación, es la identificación de los
factores físicos y socioeconómicos que determinan o condicionan la presión sobre el
cambio de uso del suelo en un territorio determinado.
Dos aproximaciones prevalecen en la modelación de patrones espaciales de
los cambios de uso del suelo: (a) Modelos basados en regresión, y (b) Modelos con
base en transición espacial. Los primeros establecen relaciones entre un amplio
rango de variables predictivas y las probabilidades de cambio de uso del suelo. La
influencia de factores locales sobre el cambio de uso es tradicionalmente modelada
con la función de decaimiento de distancia, donde la influencia decrece con el
incremento de esta medida (Theobald y Hobbs, 1998; Weng, 2002). Generalmente,
en la modelación con base en la regresión estadística se han usado aproximaciones
lineales (como la regresión logística), no lineales (vinculadas a redes neuronales), y
modelos aditivos generalizados (Pijanowski, et al., 2005).
El objetivo de estos modelos es establecer relaciones funcionales entre un
conjunto de variables debidamente especializadas que, posteriormente, son usadas
para estimar la localización de los cambios sobre el paisaje. Los valores de las
variables y los casos reales de cambio de uso del suelo son normalmente
observados a partir de datos históricos obtenidos desde imágenes satelitales o
fotografías aéreas verificadas en terreno. El valor de los modelos de regresión es la
fácil obtención de la contribución relativa de diferentes variables, que permiten
pronosticar un determinado cambio de uso del suelo. Debido a la naturaleza
espacial de muchas de las variables de entrada, la integración con los Sistemas de
Información Geográfica (SIG) es esencial ya que permite un manejo y análisis
espacialmente explícito de los datos asociado al modelo (Qi y Wu, 1996; De Koning
et al., 1999). En este sentido, los SIGs son un aporte en: (a) La selección de
variables de entrada para la modelación; (b) La identificación de patrones
espaciales en los datos; (c) La cuantificación de los cambios temporales observados
o predichos; (d) La evaluación de factores que operan cruzando una variedad de
escalas, y; (e) La visualización de los resultados.
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14
Por otro lado, los modelos basados en transición espacial comprenden,
principalmente, las técnicas estocásticas basadas en el método de Cadenas de
Markov y Autómatas Celulares (AC) (Zhou y Liebhold, 1995; Pontius y Malanson,
2005). Estos modelos asumen explícitamente que las áreas vecinas influyen en la
probabilidad de transición del área o celda central. Los modelos de Autómatas
Celulares incorporan reglas simples acerca de los efectos de adyacencia espacial
que gobiernan la dinámica del sistema y que dan lugar a patrones de
comportamientos emergentes que son usualmente más complejos que aquellos
generados por simples modelos de equilibrio (Aguayo et al., 2006).
Según Brown et al. (2002), para que los modelos predictivos se transformen
en una herramienta útil es necesario que representen de manera eficaz: (a) La
magnitud de los cambios; (b) La localización de los futuros cambios, y; (c) Los
patrones espaciales de estos cambios. Aunque diversos modelos tratan las tres
condiciones, pocos modelos están orientados específicamente a representar los
patrones espaciales de los cambios de uso y coberturas del suelo como entrada para
un modelo de evaluación de impacto ambiental de carácter predictivo.
Las premisas básicas para usar datos de percepción remota para la detección
de cambios es que los cambios en los objetos de interés se traducirán en cambios
en los valores de reflectancia y estos cambios dependerán también de factores
como la humedad, las condiciones atmosféricas, la iluminación y en el ángulo de
inclinación solar. El efecto de algunos de estos factores puede ser minimizado
seleccionando las imágenes adecuadas. Por ejemplo, el uso de imágenes de la
misma época reduce las diferencias en el ángulo de iluminación y además elimina
las diferencias estacionales en áreas con vegetación. Acorde con D. Lu et al.,
(2004), los métodos de detección de cambios utilizando datos provenientes de las
imágenes satelitales están agrupados en 6 categorías:
1) Álgebra: Esta categoría incluyen: diferenciación de imágenes, regresión de
imágenes, diferenciación de Índices de Vegetación, análisis de cambio de
vector. Estos algoritmos tienen característica común, seleccionan umbrales
para determinar áreas de cambio. En esta categoría dos aspectos son
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15
fundamentales de considerar para los resultados: la selección de las bandas
adecuadas de la imagen o bien el índice de vegetación así como la selección
de umbrales adecuados para identificar las áreas que han cambiado.
2) Transformación: Esta categoría incluye Análisis de Componentes principales
(PCA), Tasselledcap (KT), Gramm–Schmidt (GS) y Ji- cuadrada. Una de las
ventajas de estos métodos es que reduce la redundancia entre los valores de
las bandas y enfatiza en diferentes aspectos de la imagen (brillo, verdor y
humedad), no obstante no proveen detalles de las matrices de cambio, ya
que son técnicas pre-clasificatorias y plataformas para realizar estudios de
detección de cambio principalmente PCA. Los métodos de PCA y KT son los
más usados para diferentes aplicaciones de detección de cambios, la
diferencia entre ambos métodos es que el KT utiliza coeficientes que son
independiente de la escena, mientras que el PCA necesita calcular los
coeficientes para cada escena.
3) Clasificación: Esta categoría incluye los métodos de comparación post-
clasificación, análisis espectral-temporal combinado, el algoritmo de
maximización de expectativa (EM), métodos de detección no supervisados,
detección de cambios híbridos. Estos métodos están basados en la
clasificación de imágenes (métodos supervisados y no supervisados), donde
los buenos resultados de la clasificación son cruciales para una buena
detección de cambios.
4) Modelos avanzados: Esta categoría incluye los métodos de Li- Strahler,
modelos de reflectancia, modelos de mezclas espectrales y modelos de
valoración de parámetros biofísico. En estos modelos, los valores de
reflectancia de las imágenes son convertidos en parámetros biofísicos, los
parámetros transformados más intuitivos para interpretar y extraer firmas
espectrales.
5) Sistemas de Información Geográfica (SIG): Esta categoría incluye la
integración del uso de software orientados a los SIG y métodos percepción
remota, su ventaja es la de incorporar datos de diferentes fuentes como
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16
pueden ser cartas de uso de suelo y vegetación, cartas temáticas, fotografías
aéreas etc. Sin embargo, los datos de diferentes fuentes en ocasiones
tienen distintas precisiones lo cual afecta el resultado final.
6) Análisis visual: Esta categoría incluye la interpretación visual de imágenes
multi-temporales, digitalización en pantalla de las áreas de cambio, la textura, la
forma, el tamaño de las imágenes son elementos claves para la identificación de
los cambios.
Existe un gran número de métodos para la detección de cambios, que han
sido puestos en práctica y han sido probados, no existe uno mejor ni peor, esto
depende de varios factores: 1) Área de estudio, 2) Información disponible para el
área de estudio 3) Conocimiento del analista y su habilidad para el manejo de los
datos provenientes de los sensores remotos.
Ramankutty y Foley (1998) citado por Braimoh y Vlek (2008) presentaron
una nueva técnica para documentar la cuantificación de las tierras de cultivo en
todo el mundo fusionando la información proveniente de imágenes de satélite con
censos agropecuarios, utilizando una técnica estadística simple, los autores
obtuvieron que para 1990 había 1.8 billones de hectáreas de tierras de cultivo (12%
de la superficie terrestre). Tomando como base esta información los mismos autores
en 1999 reconstruyen una historia de 1700 a 1992 sobre la expansión de las áreas
agrícolas en la superficie de la tierra utilizando datos históricos de los censos
agrícolas, llegando a la conclusión que durante el siglo XX de aproximadamente 1.2
millones de hectáreas para 1990 hasta 1.8 billones de hectáreas para 1990.
En México existen diversos autores que han realizados trabajos sobre cambio
de uso de suelo. Bocco et al., 2001 realizaron un estudio sobre la dinámica del
cambio del uso del suelo en Michoacán con la finalidad de contribuir a mejorar la
comprensión de los procesos de cambio de cobertura en el tiempo a nivel regional,
mediante la detección e interpretación cartográfica y digital, así como el análisis de
los patrones de cambio de cobertura y uso de suelo. Los resultados que obtuvieron
indican que en un lapso de 18 años se perdieron en Michoacán 513,644 ha de
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bosques templados y 308 292 ha de selvas correspondientes a tasas de
deforestación de 1.8% y 1% anual respectivamente. Adicionalmente, el 20% de la
superficie con bosque y selvas sufrió un proceso de degradación. Los cambios más
importantes tanto para bosques como para selvas ocurrieron en zonas
relativamente remotas, con baja presión demográfica y aparentemente, los
procesos de pérdida y deterioro de bosques y selvas ocurren más por un descontrol
en la actividad forestal que como resultado de una política explícita de desarrollo
económico no sustentable.
Mendoza et al., 2002, realizaron un estudio sobre las implicaciones
hidrológicas del cambio de la cobertura vegetal y uso del suelo a nivel regional para
el lago de Cuitzeo en Michoacán el estudio comprendió los años 1975 a 2000, los
resultados del estudio fueron producto de la integración de herramientas de
percepción remota y sistemas de información geográfica. Loa autores llegaron a la
conclusión que las condiciones hidrológicas regionales de la cuenca no se
modificaron sustancialmente. Sin embargo, en las zonas bajas de la cuenca existe
una fuerte presión sobre el lago, lo cual lo impacta de manera directa,
principalmente por contaminación y suministro de agua superficial al vaso. La
disminución de la superficie del vaso del Lago de Cuitzeo no está ligada a la
degradación de laderas producto de deforestación, más bien es resultado de una
disminución del agua en los cauces por el incremento poblacional, que conlleva un
incremento en el consumo de agua, así como un uso inadecuado del agua para
riego agrícola y a un incremento de la cobertura acuática y subacuática que cubría
59 km2 en1975 y aumentó a 96 km2 en el 2000.
Otro trabajo realizado para la cuenca de Cuitzeo en Michoacán fue el
realizado por Couturier et al., (2006) los cuales diseñaron una metodología para
evaluar la exactitud de las clases de vegetación y uso de suelo registradas en el
Inventario Nacional Forestal (INF) del 2000, estos mapas fueron comparados con
mapas construidos con base en fotografías aéreas. Uno de los mapas construidos se
hizo digitalizando polígonos y tomando como base las clases del inventario y la
escala del inventario (1: 250, 000). Simultáneamente se realizaron mapas mediante
interpretación esteroscópica de las fotografías aéreas a una escala más fina 1:50,
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000. Se seleccionaron algunos polígonos para poder hacer la comparación de clases
entre los mapas, cuidando la consistencia geométrica de dichos mapas y , mediante
una técnica fuzzy se hizo la comparación para determinar la inclusión de las clases y
así verificar la exactitud del Inventario Nacional Forestal, encontrando la mayor
similitud en las clases de vegetación boscosa.
Otro trabajo reportado para México es realizado por García et al., en 2001, en
el cual hacen un análisis de la transformación de la vegetación por cambio de uso
del suelo en la reserva de la Biosfera Calakmul en el estado de Campeche. Loa
autores, a partir de una carta actual de uso de suelo y vegetación, evaluaron la
situación actual de la reserva. Para hacer el análisis retrospectivo utilizaron
fotografías aéreas de 1995 en las cuales trazaron polígonos de uso de suelo, los
cuales compararon con la situación actual llegando a la conclusión que el área
transformada por actividades humanas dentro de la reserva corresponde a un
3.51%, este cambio de vegetación a ocupación humana obedecen a la colonización
humana ocurrida en los últimos treinta años.
Castillo, 2001 realizó un estudio sobre la Dinámica de cambio de uso de suelo
y emisiones de carbono en el trópico húmedo de México (Selva lacandona y el
Ocote), para el periodo de 1975 y 2000, utilizando como insumos fotografías
aéreas, cartografía de vegetación y uso de suelo.
López (2006), evaluó el cambio de cobertura vegetal y uso del terreno en la
cuenca de Cuitzeo, Michoacán en un periodo de 24 años (1975-2000) en función del
análisis de las variables ambientales y socioeconómicas a escala regional y local; el
autor se basó en la comparación secuencial de fotos aéreas pancromáticas (blanco y
negro), la interpretación de las fotografías se realizó utilizando un estereoscopio de
espejos, la exactitud de la interpretación se evaluó con una matriz de confusión. El
material cartográfico utilizado para el estudio consistió en cartas topográficas y de
uso de suelo de INEGI, la manipulación de datos se realizó en el programa ILWIS en
sus versiones 1.41 y 2.23.Una vez realizada la fotointerpretación de la cobertura
vegetal y del uso del terreno, así como su validación en campo, el autor procedió a
digitalizar un modelo vectorial dentro del SIG. Posteriormente, los arcos
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19
digitalizados los restituyeron automatizadamente dentro del sistema, a fin de
generar las bases de datos de los mapas de cobertura de 1975 y 2000. Finalmente
realizó la sobreposición espacial de las bases de datos de cobertura vegetal y uso
del terreno, a fin de reconocer cuáles eran los principales procesos de cambio que
ocurrieron en la cuenca en el periodo de estudio. López llegó a la conclusión que el
principal factor de cambio en la cuenca fue el incremento de la población, lo cual
implicó el uso de aguas superficiales, mayor extracción de los mantos acuíferos y
por lo tanto pérdida y contaminación del agua.
Flamenco (2007) analizó la dinámica y escenarios del proceso de cambio de
cobertura y uso del terreno en una región de alta diversidad biológica, en el Ocote,
Chiapas, para ello se elaboraron mapas de cambio y un modelo dinámico espacial
para predecir futuros escenarios. Para modelar las transiciones en un horizonte de
tiempo de 30 años (con fecha final el año 2030) utilizó un modelo de cadenas de
Markov. El modelo Markoviano calcula la proporción de cambio que una clase de
cobertura puede experimentar hacia otras clases en un periodo determinado. Las
variables ambientales que incluyó en su estudio fueron: información altitudinal, de
pendiente, la red hidrológica, y la cobertura del terreno. Flamenco registró una
pérdida neta de bosques primarios y vegetación secundaria y un incremento de las
áreas agropecuarias.
Para este trabajo se utilizó información proveniente de imágenes de satélite y
mediante técnicas de percepción remota se implementó un modelo basado en la
clasificación supervisada de las imágenes.
2.3 Percepción Remota y análisis de cambio de uso del suelo
Las imágenes de satélite ofrecen una perspectiva única de la Tierra, de sus recursos
y del impacto que sobre ella ejercen los seres humanos, dentro de un territorio se
pueden reconocer diversos patrones espaciales, las imágenes de satélite ayudan a
este reconocimiento de patrones y representan una valiosa herramienta para
adquirir información de un fenómeno u objeto, estas imágenes se obtienen
mediante sensores instalados en plataformas espaciales, en virtud de la interacción
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electromagnética existente entre la tierra y el sensor, siendo la fuente de radiación
el sol o el propio sensor.
La posibilidad de adquirir información a distancia se basa en lo específico de
la interacción entre la radiación electromagnética y la materia. Todos los objetos
tienen una respuesta espectral propia que depende de sus características
intrínsecas. La Percepción remota consiste en la identificación de los objetos a partir
de las diferencias en la energía reflejada. Existen 4 tipos de información que se
puede adquirir:
Diferenciación espectral: Esta característica se refiere a las longitudes de
onda en las que el sensor es capaz de medir la energía reflejada, las longitudes de
ondas se expresan en micras y el número de bandas se utiliza asimismo para
explicar cómo mide el sistema la reflectancia de varias longitudes de onda distintas
.Por ejemplo, un sensor multiespectral de cuatro bandas mide la energía en cuatro
longitudes de onda diferentes. Hay que tener en cuenta, no obstante, que una
imagen multiespectral se compone casi siempre de tres bandas como mínimo
porque una imagen a color sólo puede crearse adicionando los tres colores
fundamentales (rojo, verde y azul)
Diferenciación espacial: Se refiere al tamaño mínimo del objeto o característica
del terreno que pude distinguirse en una imagen, está determinada por el tamaño
de pixel medido en metros sobre el terreno, esto depende de la altura del sensor
con respecto a la Tierra, el ángulo de visión, la velocidad de escaneado y las
características ópticas del sensor. Se trata de una de las características más
importantes que hay que considerar a la hora de elegir imágenes, porque determina
de forma directa qué rasgos del terreno pueden cartografiarse.
Diferenciación radiométrica: Se refiere a la cantidad de niveles de gris en
que se divide la radiación recibida para ser almacenada y procesada posteriormente.
Esto depende del convertidor analógico digital usado.
Así por ejemplo Landsat MSS tiene una resolución espectral de 26= 64 niveles de
gris en el canal 6, y Landsat MSS en las bandas 4 a 7 de 27= 128 niveles de gris,
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mientras que en Landsat TM es de 28 = 256. Esto significa que tenemos una mejor
resolución dinámica en el TM y podemos distinguir mejor las pequeñas diferencias
de radiación.
Diferenciación temporal: Es la frecuencia de paso del satélite por un
mismo punto de la superficie terrestre. Es decir cada cuanto tiempo pasa el satélite
por la misma zona de la Tierra. Este tipo de resolución depende básicamente de las
características de la órbita. El ciclo de repetición de los Landsat-1 al Landsat -3 era
de 17 días. A partir del Landsat 4 en 1984 el ciclo de repetición se redujo a 15 días.
SPOT permite un ciclo de repetición de entre 3 y 26 días.
El sensor explora secuencialmente la superficie terrestre, adquiriendo a
intervalos regulares la radiación reflejada por los objetos. El sensor detecta la
radiancia media (wattios/m2/nm) de un objeto. Este valor medio se traduce por el
sensor a un valor numérico que se denomina número digital, este valor es numérico
no visual que se traduce a una intensidad visual (o nivel de gris) mediante un
convertidor digital-analógico. La organización de los datos en una imagen digital se
puede esquematizar así: una matriz numérica de tres dimensiones, las dos primeras
corresponden a las coordenadas geográficas de la imagen y la tercera al valor
radiométrico registrado por el sensor.
Para convertir la información proveniente del sensor en información
consistente y precisa es necesario realizar transformaciones: geométricas,
radiométricas y atmosféricas, esto se logra mediante el procesamiento digital de la
imagen. El análisis digital de las imágenes es un aspecto muy amplio y a menudo
involucra procedimientos que pueden ser matemáticamente complejos.
Una de las principales transformaciones que se les debe hacer a una imagen
es la corrección geométrica, puesto que una imagen no es un mapa y por ello no
tiene escala y para poder hacer una extracción de rasgos es necesario que la
imagen este referida a una base geográfica, que permita asociar los valores de
reflectancia a un determinado punto del terreno. La relación entre el sistema de
coordenadas de la imagen y el de la realidad se construye mediante una regresión
lineal múltiple, donde para calcular los coeficientes de las funciones se emplea el
-
22
método de mínimos cuadrados. Para realizar esta transformación es necesario
contar con puntos de control (coordenadas geográficas de puntos del terreno, que
son recocidos en la imagen).
El principal objetivo de las técnicas de mejoramiento de imagen es procesarla
con el fin de hacerla más adecuada para una determinada aplicación o
procesamiento posterior.
2.3.1 Clasificación de imágenes
La clasificación es básicamente un proceso de medida sobre las propiedades
morfológicas y estadísticas de los objetos plasmados en la imagen. Los campos
instantáneos de vista (CIV) de la escena responden espectralmente a la irradiación
de la energía incidente; CIV similares tienen respuestas parecidas y los píxeles
respectivos tienen por tanto valores cercanos entre sí.
La clasificación de imágenes es un componente fundamental del análisis
digital de imágenes; ya que permite el reconocimiento de patrones y es una forma
expedita para extraer información de las imágenes. La clasificación digital se basa
en los siguientes supuestos:
1) Que hay patrones discernibles y pueden reconocerse a partir de los valores
digitales (clasificación espectral).
2) Que existe una relación espacial entre píxeles vecinos.
La clasificación espectral es la base fundamental para mapear objetivamente
las áreas de una imagen que tiene características espectrales (reflectancia)
similares. Las clasificaciones se conciben también como una manera de comprimir el
contenido de información de la imagen (reducción de la información de varias
bandas a una imagen clasificada). No hay límites teóricos sobre la dimensionalidad
de información usada para una clasificación, aunque la clasificación de un número
grande de bandas puede ser una limitación (computacionalmente intensivo). Se
recomienda realizar clasificaciones con imágenes (bandas) con alto contenido de
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información y una proporción grande de señal/ruido. Existen diferentes métodos
para clasificar una imagen los supervisados y los no-supervisados.
Clasificación supervisada: La clasificación supervisada es el procedimiento
más usado para un análisis cuantitativo de la imagen y es controlado por la persona
que realiza la clasificación. Este tipo de clasificación usa algoritmos adecuados para
etiquetar píxeles que se usan como representantes de cada tipo de cobertura o
clase seleccionada; estos píxeles etiquetados forman campos de entrenamiento
(reconocimiento de la firma espectral) que sirven para identificar a los miembros de
cada clase. Esta asociación de clases se basa en un modelo de distribución
probabilística de las clases de interés. El espacio multiespectral es partido dentro de
clases específicas usando una localización óptima de las superficies. En la
clasificación supervisada es necesario contar con información adicional como son
Fotografías aéreas, mapas temáticos, etc. para poder definirla asignación de los
píxeles de la imagen a una clase previamente seleccionada (Richards y Jia, 1999:
181).
Uno de los algoritmos más utilizados de la clasificación supervisada es el de
Máxima verosimilitud, el cual asume que los datos siguen una función de
distribución normal para asignar la probabilidad de que un píxel cualquiera
pertenezca a cada una de las clases. El píxel se asigna de este modo a la clase a la
que es más probable que pertenezca. Este método puede usarse de forma
automática, o puede establecerse algún criterio que permita asignar píxeles a una
clase sólo si la probabilidad correspondiente es superior a determinado umbral.
Permite por otro lado definir algún tipo de criterio para medir la calidad de la
asignación, por ejemplo la diferencia entre la máxima probabilidad y la siguiente.
Sin embargo la hipótesis de que los datos de reflectividad siguen una distribución
normal no siempre se cumple y debería verificarse siempre.
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24
CAPÍTULO 3
ÁREA DE ESTUDIO
3.1 Descripción general
Se encuentra ubicado en la región denominada “El Bajío”, en el suroeste del estado
de Guanajuato, a 22 km. al sur de la ciudad de Salamanca, Gto. Debido a la
fertilidad de las tierras de la región por muchos años se le ha denominado el
“Granero de la República”. La ciudad de Valle de Santiago, cabecera municipal, está
situada a los 101° 11´ 21´´ de longitud al oeste del Meridiano de Greenwich y 20°
23´ 31´´ de latitud norte.
El municipio abarca una superficie de 835.7 kilómetros cuadrados que
representan el 2.5% de la superficie del Estado de Guanajuato y se encuentra a
1,728 metros de altura sobre el nivel del mar, su temperatura promedio anual es de
19.5°C. Colinda al norte con Salamanca, al noroeste con Pueblo Nuevo; al este con
los municipios de Salamanca, Jaral del Progreso y Yuriria; al sur con el municipio de
Yuriria y el estado de Michoacán de Ocampo; al oeste con el estado de Michoacán
de Ocampo y los municipios de Huanímaro y Abasolo2(figura 3.1)
El municipio cuenta con 232 localidades, siendo las más importantes:
Magdalena de Araceo, Guarapo, Las Jícamas, Rincón de Parangueo, San Jerónimo
de Araceo, Charco de Pantoja, Noria de Mosqueda, Ranche Seco de Guantes, San
José Parangueo, Cerro Colorado, Santa Bárbara, Noria de Mosqueda, Gervasio
2H. Ayuntamiento de Valle de Santiago. 2005. Municipios de Guanajuato. Gobierno Estado de
Guanajuato. Instituto Nacional para el Federalismo y el Desarrollo Municipal.
http://www.guanajuato.gob.mx/
http://www.guanajuato.gob.mx/
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25
Mendoza, Las Cañas, San Antonio de Mogotes y San Diego Quiriceo. Que concentran
aproximadamente el 35% de la Población Municipal.
Figura. 3.1.-Ubicación del Municipio de Valle de Santiago
En el municipio de Valle de Santiago se localiza un grupo de volcanes, que se
compone de 13 cráteres, cráteres volcánicos inactivos de bordes bajos y abruptos y
centro plano de diámetro hasta de 1 km, conocidos popularmente como las hoyas
de: Rincón de Parangueo, San Nicolás, La Alberca, La Cíntora, Estrada, Blanca,
Álvarez y Solís3
Hoya La Alberca: Tiene una altitud de 1, 859 msnm, su cráter tiene un
diámetro de 750 m; esta hoya es la mas cercana a la ciudad, anteriormente era un
cráter que en su interior tenía un lago, el cual se extinguió y en la actualidad solo se
observa la señal del nivel de agua que llegó a tener, en su interior se practican
actividades de turismo alternativo como lo es el rappel. En cuestión de imagen
urbana se encuentra afectada por el crecimiento de la mancha urbana de la ciudad
sobre los bordes exteriores. Hace 20 años esta hoya tenía bastante agua pero
debido a la extracción intensiva, el abatimiento del manto freático es de 0.5 a 2.5 m
por año (figura 3.2).
3 http://www.valledesantiago.gob.mx
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26
Hoya De Rincón De Parangueo : Tiene una altitud de 2, 075 msnm es de
las más visitadas; el acceso a este lago-cráter es a través de un túnel que mide
aproximadamente 400 m. Dentro del cráter existe un lago con agua de alto
contenido en salitre motivo por el cual no es utilizada como riego. En el interior del
cráter existen asadores los cuales están a disposición de los visitantes.
Hoya Blanca: También conocida como Hoya de Piedra, ya que de ahí se
extrajeron las rocas que se labraron para la construcción del jardín principal de Valle
de Santiago. Su altitud es de 1, 850 msnm.
Hoya De Cintora: Tiene una altitud de 1, 930 msnm, se encuentran en su
interior cuevas con pinturas rupestres, dentro de la cueva de los Diablos se
encuentran pinturas que semejan figuras míticas como serpientes, formas humanas
con cornamentas, colmillos y pico. Alrededor de la hoya se han establecido diversas
colonias irregulares, lo cual a traído consigo tiraderos de basura clandestinos.
Hoya De Solís: Actualmente su interior se utiliza para siembra, ya que su
tierra es fértil; tiene una altitud de 1, 885 msnm.
Hoya De Álvarez : También llamada hoya de flores por la gran cantidad de
plantas que nacen en su interior y que al florecer cubren con multicolores la paredes
del cráter. En el interior de esta hoya se encuentra un poblado. También existen
asadores y palapas a disposición de los visitantes. Su altitud es de 2000msnm
Hoya de San Nicolás de Parangueo: Esta hoya se encuentra aledaña a la
comunidad de San Nicolás de Parangueo por lo que su acceso es a través de la
comunidad, su altitud es de 1, 750 msnm. Actualmente una tercera parte se
encuentra invadida por el poblado de San Nicolás de Parangueo. Esta hoya también
se ocupa para fines agrícolas.
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Las hoyas de Valle de Santiago además de la desecación por sobreexplotación
del agua, a lo largo del tiempo han experimentado un proceso de evaporación
importante. Los lagos de los cráteres se catalogan como lagos sódicos por su
composición iónica, predominando los carbonatos y bicarbonatos de sodio. Su
reducido volumen los hace muy susceptibles a presentar fluctuaciones amplias de
temperatura y oxígeno disuelto. De acuerdo con su régimen de mezcla pueden ser
estratificados por diferencias de salinidad como ocurre en Rincón de Parangueo o
bien mezclados como en la Alberca. Son lagos turbios color verde, con reducida
penetración de luz y elevada producción primaria. El sedimento del fondo es fino y
rico en materia orgánica.
Figura 3.2.- Cráter del volcán llamado “La Alberca”
Fuente:http://www.mapasmexico.net/googlemaps-crateres-valle-santiago.html
3.2 Fisiografía y suelos
Las elevaciones más importantes del municipio son los cerros de: El Tule, El
Picacho, El Varal, Cerro Blanco, La Batea, Los Cuates y el cerro Prieto; la altura
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promedio de estos cerros es de 2,100 metros sobre el nivel del mar. Hay otros
cerros de menor altura, tales como El Borrego y Las Jícamas. El municipio se
encuentra insertado en dos subprovincias que son las del bajío guanajuatense y la
de la sierra y bajío Michoacano, dentro de la primer subprovincia queda el 42.70%
del territorio municipal, ubicada al norte; y en la segunda el 57.21% que
corresponde a la parte sur.
El territorio municipal de Valle de Santiago por sus características
topográficas, un 70% de su superficie corresponde a pendientes de 0 a 8%, un 20%
a pendientes de 8 a 20% y el 10% restante a pendientes mayores al 20%. La
topografía más accidentada del municipio, se localiza en toda la franja sur. Sus
suelos son de estructura granular con consistencia de friable a firme, textura franco
arenosa a arcillosa de origen aluvial y un pH de 5.4 a 7(García y Falcón 1974).
3.3 Hidrografía
Valle de Santiago se localiza dentro de la Región hidrológica No. 12 conforme a la
clasificación de INEGI. La región No. 12 es conocida como “Lerma-Santiago”. Al
norte del municipio de Valle de Santiago localiza el río Lerma, el cual se origina en
los manantiales de Almoloya del Río en el Estado de México y atraviesa hacia el NW
del Valle de Toluca, formando el sistema Lerma-Chapala-Santiago que finalmente
descarga en el Océano Pacífico. Este sistema provee de agua potable a la ciudad de
México por un acueducto que atraviesa la Sierra de las Cruces (García y Falcón
1974).
De acuerdo a la regionalización de Gerencia de Aguas Subterráneas
Subdirección Técnica, Comisión Nacional de Agua (CNA), en las inmediaciones del
Área del Municipio de Irapuato subyace un sistema conformado por dos acuíferos,
que se denomina en conjunto como Irapuato - Valle de Santiago No. 1119, estos
son aprovechados por los Municipios de Valle de Santiago, Salamanca e Irapuato. El
primer acuífero superficial, está conformado por depósitos de aluvión y de tobas que
rellenan esta parte del Valle. La zona de recarga de estos dos sistemas se da por
infiltración directa sobre los rellenos y en los afloramientos de roca, los que aportan
agua a los rellenos en el ámbito subterráneo.
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El acuífero superficial del agua tiene una temperatura registrada de 24°C y en
el profundo es mayor de 34° C. La superficie del mismo está calculada en 1,372 Km
de donde Valle de Santiago comprende el 29.06%, existen un total de 1,143 pozos
para los usos de riego, agua potable, uso doméstico e industrial, extracción que se
hace a través de pozos profundos, norias y manantiales, aunque estos su captación
es prácticamente superficial. La demanda de agua para el Municipio y
principalmente para su cabecera Municipal es de 250 litros por habitante al día4
La importancia del río Lerma estriba en que es un recurso natural básico para
las actividades humanas y porque también es utilizado como fuente de energía
eléctrica que surte a la ciudad de México con 79,000 Kw (García y Falcon 1974). Por
otra parte, se utiliza para riego de los cultivos de las zonas agrícolas situadas en sus
márgenes, como ejemplo tenemos el municipio de Valle de Santiago en el Estado
de Guanajuato, el cual comprende nuestra área de estudio y ocupa un lugar
importante dentro de las zonas agrícolas del país, asimismo es hábitat de peces
comestibles que son aprovechados por el nombre de estas regiones
Sin embargo la mayor parte de las aguas de este sistema están contaminadas
por ser utilizado como canal receptor de desecho por las ciudades y zonas
industriales de Toluca y Salamanca, recordando que en esta última existe una
refinería de petróleo. Aunado a lo anterior se agrega la contaminación que tiene su
origen en el lavado de las tierras de cultivo.
3.4 Clima
El clima es sub-húmedo con lluvias en verano con temperatura máx. de 40° y
mínima de 5° y un promedio anual de 18.5 con evaporación de 2,371.8 mm
anuales. La temperatura máxima que se ha registrado en el municipio es de 43° C y
la mínima es de -7° C, registrada en los años de 1964 y 1963 respectivamente. El
mes de máxima precipitación pluvial es el mes de agosto con un valor entre los 160
y los 170 mm.
4 www.valledesantiago.net
-
30
El mes de menos incidencia pluvial es el mes de febrero, con una
precipitación menor a los 5 mm. La precipitación promedio anual es de 564.9 mm,
el 85% de la superficie es semi-cálido subhúmedo con lluvias en verano de
humedad media, el 11.96% templado subhúmedo y el 2.08% es templado con
menor humedad, los meses más cálidos son abril, mayo y junio.
3.5 Recursos Bióticos
La vegetación predominante en el municipio la constituye el matorral tropical,
bosques de pino-encino, de encino-pino, pastizal natural e inducido, tropical
caducifolio (remanente). La flora característica es: cardos y cactáceas Opuntiaspp.
En relación con fitoplancton, los lagos están dominados por cianobacterias
Actinastrumsp., Anabaenasp., Arthrospiraplatensis y Oscillatoriasp. (CONABIO,
2009).
La flora se ha ido perdiendo en varias zonas, principalmente al sur del
municipio, por el avance de la frontera agrícola del territorio. Esto ha provocado
alteraciones del hábitat de la fauna, al grado que solamente se encuentran las
especies que han soportado la presión que existe entre ellas, como el Coyote, la
ardilla, tlacuache, liebre, gato montés, aves como el búho, cuervo, golondrina,
chuparrosa, y huilota. También se encuentran algunos reptiles como: víbora de
cascabel, lagartija, coralillo, las aves acuáticas asociadas a los humedales
marginales han visto reducidas sus áreas de alimentación, anidación y crianza
(CONABIO, 2009).
3.6 Áreas Naturales protegidas
El territorio municipal de Valle de Santiago, cuenta con una de las 15 áreas
naturales protegidas del estado de Guanajuato, y lleva por nombre: “Área Natural
Protegida Siete Luminarias” de Valle de Santiago, declarada en la categoría de
monumento natural, bajo el decreto gubernativo No. 79.
-
31
3.7 Actividades Económicas
La actividad económica principal del municipio es la agricultura de riego y temporal,
así como la obtención de materiales (grava y arena) para la industria de la
construcción (CONABIO, 2009). Valle de Santiago tiene una tierra buena para el
cultivo, en ella se cultiva: garbanzo, trigo, maíz, tomate, cacahuate, alfalfa, tomate
o jitomate, lenteja, alpiste, caña de azúcar, etc. Para 1950 había 93 ejidos
registrados y para el año de 1998 había 168, en 1991 la superficie de los ejidos era
de 52, 898 ha (INEGI, 1991 pp.13) de los cuales el 100% tenían una actividad
100% agrícola y la mayoría contaba con servicios de electricidad y agua potable.
El municipio de Valle de Santiago no destaca en el ámbito estatal por ser un
municipio cuya población ganadera sea de un tamaño considerable en términos
estatales, pero esta es una fuente importante de ingresos. Las principales especies
que se crían son porcinas y bovinas.
La industria en el municipio es la tercera actividad en importancia, la cual
emplea el 22.31% de la población ocupada. Las principales actividades del ramo
industrial son desarrolladas en los pequeños y medianos talleres de tejidos de lana,
como gabanes y cobijas, cestería de carrizo; juguetes de cartón, y en pequeña
escala piezas de cerámica. El tamaño de la industria en el municipio se puede medir
mediante la cantidad de usuarios y volumen de energía eléctrica del tipo industrial
en el municipio. Para 1999 en el estado existían 6,983 usuarios de servicio eléctrico
de tipo industrial.
3.8 Población y vivienda
En el año 1930, Valle de Santiago, tenía una población de 39,678 hab. (19,218
hombres y 20,460 mujeres), con densidad de 56.77 por kilómetro cuadrado. Ya
para el año 1999, la población ascendía a 132,023 habitantes; y ya para el año
2000 hubo un total de 130,821 lo que representó una disminución de 0.91%
(2.81% de la población total del estado). En el 2005, la población total censada fue
de 127, 945 en la figura 3.3 se muestra el crecimiento poblacional del municipio. En
cuanto a viviendas el municipio cuenta con un total de 26, 310.
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32
Figura 3.3.-Crecimiento poblacional del municipio de 1950 a 2005
Fuente: Censos de Población y vivienda INEGI
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2005
-
33
CAPÍTULO 4
ELEMENTOS METODOLÓGICOS
4.1 Recursos de Información: Datos espaciales
Los datos espaciales en los estudios de cambio de uso de suelo, pueden venir de
diferentes fuentes como las fotografías aéreas, imágenes de satélite, cartas
topográficas digitalizadas. Este tipo de datos difieren de los datos comunes ya que
poseen una ubicación geográfica explícita que hace posible localizar un suceso
dentro de un territorio. Existe en el mercado una gran variedad de satélites que
poseen características tan diversas las cuales permiten estudiar diferentes aspectos
de la tierra; de toda esta variedad de satélites los landsat fueron los primeros en
proveer una cobertura global de la superficie de la tierra a nivel civil.
Para fines de este trabajo se utilizaron 3 imágenes landsat: landsat 3 sensor
MSS (1979); landsat 4 sensor TM (1989) y landsat 7 sensor ETM+ (1999). La
resolución del píxel de las imágenes TM y ETM es de 28 m y la de la MSS es de 59
m. Asimismo se utilizó una escena Spot 5 del año 2006 con nivel de pre-
procesamiento de 2 A, la resolución del píxel es de 10 m. Las 4 imágenes están en
la proyección Universal Transversal de Mercator (UTM) Zona 14 N Datum WGS84.
Todas las imágenes utilizadas en este trabajo corresponden al mes de octubre,
razón por la cual el efecto de temporalidad está cubierto a reserva de algún
fenómeno climatológico no contemplado.
Las imágenes landsat se obtuvieron de la colección de imágenes de
landGeoCover (http://glcf.umiacs.umd), estas imágenes son de alta resolución
espectral, y están corregidas geométricamente. Por otra parte la imagen Spot fue
facilitada por la Secretaría de Marina y la Armada de México al Centro Geo.
http://glcf.umiacs.umd/
-
34
4.2 Características generales de las imágenes de satélite
Landsat
El satélite landsat fue de los primeros en proveer una cobertura global de la
superficie de la tierra; han venido colectando imágenes de la superficie de la tierra
por más de cuatro décadas. La NASA lanzó el primer satélite el 23 de julio de 1972
y el último en 1999, actualmente está dirigido por la empresa particular COSAT.
Landsat suministró la primera base de datos de la Tierra completa.Las millones de
imágenes obtenidas a través de los sensores a bordo de estos satélites han sido una
importante fuente de información para la gente que trabaja en áreas como la
agricultura, la geología, la planeación regional, investigaciones concernientes a
detección de cambios.
Landsat sensor MSS (MultiespectralSacanner): El MSS (Multispectral
scanner) fue el principal sensor de los satélite de Landsat 1,2 y 3; el escáner
mecánico registra la energía reflejada en 4 bandas espectrales, con una celda básica
de resolución de 79 x 79.
Landsat TM(ThematicMapper): La segunda generación de Landsat consta
de 2 satélites, lanzados en 1982 y en 1984. Landsat 4 ya no funciona, Landsat 5 es
el único de los 7 satélites que sigue aún funcionado. Estos satélites fueron
equipados con un sensor ‘Thematic Mapper’ y con un MSS. El TM fue derivado del
MSS pero fue mejorado espectral y espacialmente; puesto que colecta la
información en 7 bandas y la resolución del píxel es de 30 m; excepto en la banda
6.
Landsat 7 EnhancedThematicMapper Plus (ETM+):El instrumento
esencial a bordo del satélite es el Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+), una
imagen LANDSAT 7 ETM+ está compuesta por 8 bandas espectrales una de ellas
pancromática de 15 m de resolución. Se encuentra en una órbita heliosincrónica, lo
cual significa que siempre pasa a la misma hora por un determinado lugar. Tiene
visión de toda la superficie terrestre en un tiempo de 15 días. A diferencia de sus
antecesores, Landsat 7 posee una sólida memoria de 378 gigabytes capaces de
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35
almacenar alrededor de 100 imágenes. Este satélite aunque todavía está en órbita,
tiene estropeado el dispositivo que compensa el movimiento del satélite al de la luz
de la tierra y la rotación de esta. En el cuadro 4.1 se muestran las características
espectrales y espaciales de las imágenes satelitales empleadas en este trabajo.
Imágenes
Landsat
longitud de onda en
µm
Resolución espacial
(metros)
1979 Sensor MSS
Banda 1 0.5 – 0.6 79
Banda 2 0.6 – 0.7 79
Banda 3 0.7 – 0.8 79
Banda 4 0.8 – 1.1 79
1989 Sensor TM
Banda 1 0.45 – 0.52 30
Banda 2 0.52 – 0.60 30
Banda 3 0.63 – 0.69 30
Banda 4 0.76 -0.90 30
Banda 5 1.55 -1.75 30
Banda 6 10.40-12.50
Banda 7 2.08 -2.35 30
1999 Sensor ETM +
Banda 1 0.45 – 0.52 30
Banda 2 0.53 – 0.61 30
Banda 3 0.63 – 0.69 30
Banda 4 0.78 – 0.90 30
Banda 5 1.55 -1.75 30
Banda 6 10.40-12.50 30
Banda 7 2.08 -2.35 30
Banda 8* 0.52 – 0.90 15
Cuadro 4.1.- Características espectrales y espaciales de las imágenes landsat
*Banda pancromática
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36
Spot
El sistema está en operación desde 1986, fecha del lanzamiento del primer satélite.
El satélite Spot 2 se le unió en órbita en enero de 1990, seguido por Spot 3 en
septiembre de1993, Spot 4 en marzo de 1998 y Spot 5 en mayo de 2002. La
continuidad del sistema estará asegurada por una nueva generación de
minisatélites, llamada Pléiades. La gama de imágenes Spot incluye distintos
productos definidos por las características de los instrumentos de toma de
imágenes, los pre-procesamientos aplicados y su formato.
Gracias a la combinación de los datos emitidos por los satélites Spot 1 a 5,
resulta posible generar datos a 4 niveles de resolución (20 m, 10 m, 5 m y 2,5 m),
en modo blanco y negro y color, para un ancho de barrido de 60 km en el suelo.
Este enfoque multi-resolución permite responder a las expectativas de múltiples
escalas por parte de los usuarios para una mejor gestión de los territorios (cuadro
4.2).
Imagen
Spot 5, 2006
longitud de onda
en µm
Resolución espacial
(metros)
1 0.50 - 0.59 10
2 0.61 - 0.68 10
3 0.78 - 0.89 10
4 1.58 - 1.75 20
Pancromática 0.48 - 0.71 2.5 o 5
Cuadro 4.2.-Características espectrales y espaciales de las imágenes Spot
4.3 Procesamiento de las imágenes de satélite
A las imágenes landsat y a la imagen Spot se les corrigió radiométricamente con la
finalidad de convertir los números digitales de las imágenes en valores de
reflectacia y con ello estandarizar los valores de los píxeles; se tomó en cuenta que
cada imagen proviene de un sensor diferente y por ello los valores para calcular la
reflectancia están en función de cada escena. La corrección radiométrica de las
http://www.spotimage.fr/web/es/320-resoluciones-y-modos-espectrales.phphttp://www.spotimage.fr/web/es/320-resoluciones-y-modos-espectrales.php
-
37
imágenes se realizó en el software Erdas Imagine 8.7 con el módulo de modelado
primero se calculó la radiancia y una vez obtenida esta se procedió al cálculo de la
reflectancia, para ello se utilizaron las siguientes fórmulas:
Cálculo de Radiancia:
*L Bias Gain DN
Cálculo de reflectancia
Reflectancia:
2
cos
L d
ESUN SZ
Donde:
2d : es el cuadrado de la distancia del sol a la tierra en unidades astronómicas
(aprox. 1 UA)
= (1- 0.01674 cos (0.9856(JD-4)))2 donde JD es el día juliano (el número de día del
año) de adquisición de la imagen.
L : es la radianza espectral de cada banda a su longitud de onda en mili-watts
sobre centímetros cuadrados por estereoradianes por micrómetros (
2 1 1mWcm ster m )
ESUN : es la irradiancia solar media en 2 1mWcm m fuera de la atmósfera para la
banda a su longitud de onda
SZ : es el ángulo cenital solar en radianes, (90 )180
eSZ
, e es el ángulo de
elevación de adquisición de la imagen.
-
38
Una vez calculada la reflectancia, con la finalidad de que todas las imágenes
tuviesen el mismo tamaño, se procedió a cortarlas utilizando como referencia el
límite del municipio el cual se obtuvo del marco geoestadístico 2000 de INEGI.
Debido a la diferencia en resolución espacial de las imágenes fue necesario
rescalarlas para homogenizar los valores de los píxeles a 60m, se tomo este valor
como referencia debido a que la fuente de información más vieja es proveniente de
la imagen landsat MSS de 1979, que tiene dicha resolución.
La imagen Spot se tuvo que ajustar geométricamente tomando como
referencia una imagen Landsat (ortorectificada), el procedimiento se realizó en el
módulo de “Preparación de datos” del software Erdas 8.7.
Una vez concluido el pre-procesamiento de las imágenes, se procedió a
manipularlas para poder extraer información de ellas. Se realizó una clasificación
supervisada a cada imagen utilizando el clasificador de máxima verosimilitud. Las
clases seleccionadas para la clasificación estuvieron en función de los objetivos
planteados y se encuentran descritas en el cuadro 4.3, las imágenes se clasificaron
en el software ERDAS IMAGINE 8.7 (figura 4.1).
Nombre de la clase Descripción
Agua Lagunas, pozos
Vegetación Arbórea, arbustiva
Agricultura Zona destinada a la agricultura de
riego y temporal
Urbano Zona de asentamientos humanos
Otros Usos Suelos desnudos y pastizales
Cuadro 4.3.- Clases empleadas para la clasificación de las imágenes
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39
Figura 4.1- Diagrama del procesamiento de las imágenes de satélite
4.4 Método de detección de cambios
La detección de cambios del presente estudio comprendió 6 periodos de tiempo
(cuadro 4.4) y para el análisis de cambio de usos del suelo se consideraron las
siguientes clases de cobertura y uso de suelo: agua, vegetación, áreas urbanas,
agricultura y otros usos. Se utilizó el método de comparación post-clasificación. La
clasificación de las imágenes se realizó por métodos supervisados y utilizando el
clasificador de Máxima Verosimilitud, este procedimiento se implementó en el
software Erdas imagine versión 8.7.
1979 Landsat 3 MSS (60m)
Corrección radiométrica
Rescalamiento de los valores de pixel a 60 m
Clasificación supervisada de las imágenes
(5clases)
1989 Landsat 4 TM (30m)
1999 Landsat 7 ETM+ (30m)
2006 SPOT 5(10m)
Imágenes desatélite
Corrección Geométrica
RESULTADOS
Aplicación del modelo de detección de cambios
1979 Landsat 3 MSS (60m)
Corrección