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V COLOQUIO E GEOGRAFIA CUANTITATIVA

TELEDETECCION S.I.G. Y CAMB IO GLOBALEmilio Chuvieco

Departamento de GeografaUniversidad de Alcal de Henares

INTRODUCCION LA IMPORTANCIA DEL ENFOQUE GLOBALTradicionalmente nuestra disciplina ha estado interesada en el estudio de lasrelaciones entre los diversos componentes, naturales y humanos, que forman elpaisaje terrestre. Este enfoque integrado, convierte a la Geografa en una disciplina

idonea para el estudio de los procesos globales, cada vez ms protagonistas en lainvestigacin medioambiental de los ltimos aos. Problemas que afectanprofundamente a la opinin pblica, como el deterioro de la capa de ozono, lalluvia cida o la desertificacin se contemplan, cada vez con ms conviccin, comoprocesos globales, en donde intervienen mltiples variables interrelacionadas sobreel planeta en su conjunto.

Algunos ejemplos pueden ilustrar sobre la magnitud y complejidad de estosprocesos, as como sobre sus consecuencias en el deterioro de la calidad de nuestromedio ambiente.

Tomemos como modelo a los procesos de desertificacin, de especial relevanciaen nuestro pas, el ms afectado de la Comunidad Europea por este problema.Cuando hablamos de desertificiacin hacemos referencia, a la vez, a un procesonatural humano. Por un lado, estamos refirindonos a una consecuencia decondiciones climticas inestables, en zonas semiridas. Por otro, aludimos a unproceso de deterioro ambiental causado directamente por el hombre, al realizar unagestin inadecuada de estos espacios frgiles. En conjunto, se estima en unos 60.000km2 los perdidos anualmente por procesos de desertificacin, en unos 30.000.000km2 los potencialmente afectables por este proceso Kemp, 1990). Junto a los factoresnaturales cambio climtico), las causas de la desertificacin se relacionanestrechamente con unas prcticas agrarias inapropiadas fig. 1 : sobrepastoreo,deforestacin, roturacin de tierras marginales, regados no controlados, etc. quecausan la erosin del componente ms vital del suelo, o su salinizacin, y unaprdida, a veces irreversible, del sustrato vegetal.

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CAMBIOCLIMTICOALIMENTOS

SOBREP STOREO ROTUR C~N RIEGO1.. ./N LI PRDIDACUBIERTAVEGETAL

DETERIORO DEL CUELOl

Figura 1. Esquema de los factores que intervienen en los procesos de desertizacin

Ahora bien estas acciones estn relacionadas con una situacin de estrs de lapoblacin debida a un perodo de mayor sequa a un aumento demogrfico o a unasituacin de conflicto blico -que provoca migraciones incontroladas y catastrficascarestas como ha ocurrido en los itimos aos en el Africa occidental- por lo queel componente humano debe estar presente en el estudio de los procesos globales.

En resumen la desertificacin es un fenmeno que afecta a un vasto territorioms all de cualquier frontera nacional y que est originado por la conjuncin demuy variados aspectos humanos y medioambientales. s evidente en este caso queel trmino proceso global no slo se refiere al volumen del territorio abarcado sino

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tambin a las disciplinas implicadas en el problema. En el mismo sentido cabraexpresarse en relacin con otros procesos de gran importancia medioambiental,como la deforestacin del bosque ecuatorial Myers, 19911, la lluvia cida, el efectoinvernadero o el deterioro de la capa de ozono Unninayar, 1988; Kemp, 1990). Entodos ellos, se muestra la conjuncin de aspectos fsicos qumica atmosfrica,oceanografa, climatologa, fisiologa vegetal...), y humanos poblacin, consumo,tecnologa, aspiraciones Moss, 1992), que actan sobre un vasto territorio.

Evidentemente, este enfoque global precisa un salto cualitativo y cuantitativoen las fuentes de informacin geogrfica tradicionalmente accesibles. Se requierennuevas herramientas para la obtencin y gestin del gran volumen de datos queestn demandando los estudios globales. En este marco, el presente trabajo pretendefacilitar algunas reflexiones sobre las caractersticas de estas bases de datos globales ysus fuentes de informacin, haciendo especial hincapi en los datos obtenidos porlos satlites de observacin terrestre de la serieNOAA

ELD I S ~ OE BASESDEDATOSGLOBALESComo antes indicamos, el estudio de los procesos globales implica dosdimensiones de gran trascendencia en el diseo de bases de datos. Por un lado, se

trata de trabajos que cubren un amplio espectro de variables. Por otro, abarcanvastos territorios, desde la escala continental hasta la planetaria. Estas doscaractersticas, implican algunas particularidades de estas bases de datos en relacincon las locales fig. 2). Entre los aspectos a considerar, pueden citarse los referentes alvolumen de informacin, su estructuracin y gestin, documentacin y manejo deerrores Peuquet, 1988; Mounsey, 1991).

BASESDE DATOS GLOBALES

LM CEN MIENTO COHERENCl

VECTORI LES CCESOQU DTREES TEMT~C GEOMETRIC CTU LIZ CI~N

PTICOS DEFINICIONES PRO YECCI~N DOCUMENTACI~NFECH S ESC L

Figura 2.- Particularidades de un S I G orientado hacia aplicaciones globales

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Variables de inters para estudios globalesSera muy prolijo hacer una enumeracin pormenorizada de las variables de

inters para el estudio de procesos globales. La gran cantidad de proyectos demarcha, sobre muy diversos campos, dificulta compilar una relacin muymeticulosa fig. 3 . No obstante, podemos hacer una lista sucinta de estas variablesagrupadas en distintos mbitos Unninayar, 1988; Walker, 1990 :

Figura 3. Variables implicadas en los procesos globales

1) Geosfera: rotacin terres tre, cambios altitudinales, interaccin centro-corteza, movimiento de placas, vulcanismo, fluctuaciones geomagnticas.11) Ocano: temperatura de la superficie, salinidad a distintas profundidades,altura del oleaje, biomasa ocenica.III) Criosfera: cobertura de nieve, hielo ocenico, grosor, movimiento de lacorteza d e hielo y glaciales.IV) Superficie terrestre: ciclo hidrolgico evaporacin, evapotranspiracin,precipitacin, escorrenta, almacenamiento), temperatura del suelo,

humedad, cobertura vegetacional, tipo de suelo, profundidad, nutrientes,erosin, mineralizacin.V) Radiacin: balance en superficie y en el techo de la atmsfera, albedo,emisin, gradiantes Ecuador-Polo, constante solar, flujo ultravioleta.

VI) Composicin atmosfrica: concentracin y distribucin de COZ,fluorocarbonos, ozono, aerosoles.

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VII) Estructura de la atmsfera: viento, temperatura, humedad, presin,comportamiento del jet-stream a distintas alturas.VIII) Poblacin: crecimiento, migraciones, utilizacin del suelo, sanidad,

indicadores econmicos, tecnologa.Requerimientos para una S I G de aplicacin global

Entre las particularidades de las bases de datos globales destaca, en primer lugar,el volumen de informacin que precisan almacenar. Adems de abarcar un amplionmero de variables, stas deben referirse a vastos territorios, lo que implicagestionar grandes masas de datos. Por ejemplo, si se pretendiera realizar uninventario mundial con imgenes SPOT pancromtico resolucin de 100 m2 y unslo canal), se requerira un almacenamiento equivalente a 1,5 x bytes 1.389Gigabytes), lo que resulta inabordable con la tecnologa actual. An sidisminuyramos la resolucin espacial a 1 km2, todava se necesitaran 142,22Megabytes para albergar cada una de las variables a introducir en el sistema.Obviamente, resulta obligado acudir a estructuras de almacenamiento compactas,que permitan reducir estos volmenes a niveles ms manejables. Algunaspropuestas subrayan la conveniencia de las estructuras vectoriales, para cartografatemtica, y rboles cuaternarios quadtrees) para mallas regulares Tobler y Chen,1986; Peuquet, 1988). Asmismo, se aboga por teselas de menor resolucin, entre10.000 y 100 km2 segn las variables. Las reducciones en los precios y las mejorastecnolgicas en los sistemas de almacenamiento singularmente los discos pticos),pueden facilitar en el futuro mejores resoluciones.

Otro aspecto a tener en cuenta es la coherencia, tanto temtica comogeomtrica, en la informacin que se ingresa a este tipo de bases de datos. En el casode la cartografa temtica, por ejemplo, al tratarse de datos provenientes de distintasagencias y/o paises, es frecuente detectar inconsistencias en la definicin de lascategoras o los criterios de compilacin. Por ejemplo, en el desarrollo del proyectoCORINE -que luego comentaremos- Mounsey 1991) anota la falta de univocidad decriterios en los paises de la C.E.E. para definir algo tan apararentemente trivial comola temperatura mensual media, lo que dificulta la fusin entre los datosmeteorolgicos provenientes de los distintos paises.

En esta misma lnea cabe hablar en lo que se refiere al ajuste geomtrico entrereas fronterizas. Pese a que la proyeccin U.T.M. se haya estandarizado en la mayorparte de los paises, todava persisten problemas de solape entre cartografasnacionales diferentes escalas, normas de elaboracin cartogrfica, etc.). En muchasocasiones es preciso obtener una cartografa global a partir de la generalizacincartogrfica, lo que lleva a frecuentes errores de interpretacin por la subjetividaddel proceso Rhind y Clark, 1988). De igual modo, son muy dispares las fechas dereferencia y la actualizacin de la cartografa disponible. A ello hay que aadir laescasa disponibilidad de cartografa digital, y la falta de estndares en formatos deintercambio de la informacin. Por estas razones, varios intentos de cartografaglobal han partido de una sola fuente de referencia en lugar de intentar conjuntar

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cartografas nacionales. Por ejemplo, el proyecto impulsado por la AsociacinCartogrfica Internacional para generar un mapa base para estudios globales, haseleccionado como fuente ms idnea el ONC (Operalional Navigational Charts), aescala 1:1.000.000, compilado por el U.S.Defense Mapping Agency (Clark et al., 1991).

En cuanto a la estructuracin de l base de datos, resulta obligado considerarque se trata de informacin vital para un amplio abanico de cientficos. Enconsecuencia, se debe enfatizar la facilidad de acceso (por redes o en soporte digital),la interconexin entre las distintas variables, su rpida actualizacin, y una buenadocumentacin de sus contenidos (Mounsey, 1991). De estas consideraciones sederivar, en gran parte, el xito del diseo y la utilidad del esfuerzo, teniendosiempre en cuenta que la forma en la que sean almacenadas e integradas lasdistintas observaciones sobre la superficie terrestre determinar nuestro grado deentendimiento de los procesos globales (Tomlinson, 1988, p.1).

En resumen, un S.I.G. de enfoque global debe incorporar funciones que lepermitan integrar informacin de distintas fuentes, compactarla si es preciso,realizar transformaciones en la estructura de los datos conectarse conherramientas de gestin y modelado (estadstica, sistemas grficos, inteligenciaartificial...). Resulta obligado, asmismo, que su estructuracin sea altamenteeficiente, para que la informacin pueda ser recuperada y actualizada con rapidezl.

TELEDETECCION DE LOS PROCESOS GLOB LESSensores para un enfoque global

A lo largo de las ltimas dcadas, se han puesto en rbita diversos proyectos deobservacin terrestre, que han permitido ampliar considerablemente lasaplicaciones de la teledeteccin espacial. Como es bien sabido, los primeros satlitestenan por objeto informar de las condiciones meteorolgicas, con objeto de mejorarnuestro conocimiento de las procesos atmosfricos y de la prediccin del tiempo. Aestas primeras misiones de los satlites TIROS y ATS, se unieron en los aos setentaotras especficamente diseadas para la observacin de los recursos terrestres ymarinos. Los satlites denominados Landsat, Seasat, HCMM, SPOT, IRS, MOS,Almaz y ERS, han sido, hasta el momento, los ms destacados. Su operatividad yaha quedado demostrada en temticas medioambientales muy variadas, desde losecosistemas marinos hasta los terrestres (Lulla, 1983), con un especial inters en laprevencin y control de desastres naturales: inundaciones, erupciones volcnicas,huracanes, deslizamientos, etc. (Alexander, 1991).

No se trata en este marco de hacer un anlisis pormenorizado de estas reas deaplicacin, puesto que aqu nos interesa remarcar la operatividad de estos sensorespara estudios globales. En este sentido, el enfoque global lleva consigo algunas

El culo de Clark et al 1991) incluye una lista de funciones y utilidades necesarias en un S.I.G. dedicado aaplicaciones globales.

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consideraciones peculiares frente a los estudios locales o regionales. En primerlugar, implica trabajar a una escala pequea, que permita abarcar grandes territorios.En consecuencia, no tendra sentido trabajar con sensores de alta resolucinespacial, que convertiran el volumen de datos en inabordable. Sin embargo, unsistema global debe enfatizar la resolucin temporal, ya que algunas de las variablesde inters global son muy dinmicas en el tiempo. En cuanto a la precisinespectral, el sistema observacional ms idneo debera abarcar las franjas msvitales del espectro electromagntico, las visibles e infrarrojo cercano y medio parala vegetacin, agua o suelos, y el trmico para temperatura del mar, deteccin defocos de calor o climatologa Verstraete et al., 1990).

Para abordar estudios globales, conviene citar el inters de los sensores CZCSCoas ta l Zone Color Scanner ) y ESMR E l e c t r i c a l l y Sc ann i ng M i c r ow av eRadiometer), ambos a bordo de la familia de satlites Nimbus. El primero, con una

resolucin de 800 m y seis bandas espectrales, ha sido de gran inters paraseguimiento del contenido de clorofila y de la turbidez en los ocenos, adems deproporcionar sus temperaturas superficiales. El segundo sensor, radimetro pasivode microondas, ha permitido detectar movimientos de icebergs y cartografar capasde hielo en terrenos inaccesibles Hall y Martinec, 1985), ya que, como es sabido, laemisin en esta banda del espectro es bastante sensible a las bajas temperaturasChuvieco, 1990, cap.2).

Tambin de gran rendimiento han sido los satlites geoestacionarios: GOESGeostationary Operational Environmental Satellite), Meteosat, GMS y GOMS. Suciclo de barrido electrnico les permite obtener una imagen completa del disco

visible de la tierra, desde la longitud a la que se encuentran, cada 30 minutos,ofreciendo imgenes en el espectro visible e infrarrojo medio y trmico. Aunqueson idneos para controlar la evolucin de las condiciones atmosfricas, tambin seestn empleado en otras aplicaciones terrestres, como es el caso del seguimiento dela desertizacin o la evolucin de las lminas de agua Wald, 1990).

En la carga til de los satlites Seasat y ERS, adems del rdar de aberturasinttica que les caracteriza, se encuentran otros sensores de gran inters paraestudios globales. Ambos satlites se orientan principalmente hacia estudiosmarinos, por lo que incorporan un altmetro y un dispersmetro, que les permiteadquirir informacin de gran importancia sobre la altura del oleaje o el campo devientos. Adems, ambos incorporan sensores trmico SMMR para el Seasat yATSR para el ERS) de gran precisin para media la temperatura superficial del mar.El AVHRR e los satlites NOAA

Pese al inters de los sensores hasta aqu comentados, sin duda el msdestacado para estudios globales es el AVHRR Advanced Ve ry High ResolutionRadiometer) a bordo de los satlites NOAA. Esta familia de satlites se diseoriginalmente con fines meteorolgicos, pero ha captado el inters de mltiplesexpertos en temas medioambientales. Se trata de un satlite de rbita polar y bajaaltura que complementa la informacin atmosfrica ofrecida por las plataformas

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geosncronas. El AVHRR, ha sido utilizado, hasta el momento, en siete plataformas(NOAA-6 a NOAA-12), proporcionando una de las ms largas series de datosdisponibles a pa rti r de la teledeteccin (desde 1979). Actualmente estn enfuncionamiento los satlites NOAA-11 y 12. Orbitan a una altitud de 833 km, conciclos de 9 das, si bien, gracias a la amplitud del barrido que realiza It 55,4 ),proporciona un recubrimiento completo del planeta cada 12 horas. Los satlitespares (como el NOAA-12) obtienen imgenes a las 7,30 y 19,30 horas, y los impares(NOAA-11) a las 14,30 y 2,30 horas.

La resolucin espacial del sensor es de 1 l x 1 l km en el nadir. Este es elformato d e alta resolucin, denominado LAC (Local Area Coverage) cuando segraba a bordo, o HRPT (High Resolufion Picture Transmission) cuando se enva entiempo real a las estaciones receptoras. Puesto que el sistema de grabacin delNOAA es bastante reducido, se realiza a bordo un muestre0 de los datos LAC paraobtener un producto de menor resolucin demonimado GAC (Global AreaCovevage), con un tamao de pixel de 4 x 4 km. Por ltimo, tambin puedeobtenerse un producto denominado GVI (Global Vegetation Index), que genera unndice de vegetacin (a partir de los canales infrarrojo cercano y rojo) sobre un pixelde 16 km de lado.

En cuanto a la resolucin espectral, el AVHRR incluye canales:Banda 1:0,58 0,68 mm (rojo),Banda 2: 0,72 1,10 mm (infrarrojo cercano)Banda : 3,55 3,93 mm (infrarrojo medio)Banda 4: 10,30 11,30 mm (infrarrojo trmico)Banda 5: 1150 12,50 rnm (infrarrojo t r m i~ o ) ~

Esta disposicin de sus bandas espectrales facilita la aplicacin de estasimgenes a campos muy variados. La presencia de una en el visible y otra en elinfrarrojo cercano permite obtener ndices de vegetacin, altamente correlacionadoscon parmetros vitales de las plantas, como biomasa o superficie foliar (Tucker,2979). El ndice ms utilizado es NDVI (Normalized Difference Vegetation Index),definido como:

donde L indica la radiancia espectral; i y j la lnea y columna de la imagen, y R e IRlos valores correspondientes a las bandas rojo e infrarrojo cercano,respectivamente3. Este ndice vara entre -1 y +1, situndose la vegetacin sana,normalmente, entre 0,2 y 0,6.

La banda 5 no se incluy en los satlites NOAA-6,8 y 10.El clculo tambin puede hacerse con los valores de reflectividad. Para la transformacibn de valores digita les aniveles de reflectividad puede consultarse Chuvieco 1990,pp. 249-5 3). Los coeficien tes figuran en el docum ento dela Agencia Espacial Europea sobre los fonnatos de estas imgenes ESA, 1992).

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En cuanto a las otras tres bandas, la situada en el infrarrojo medio resultaidnea para detectar focos de alta temperatura. Se ha utilizado para deteccin deincendios forestales o erupciones volcnicas (Malingreau, 1990; Langaas, 1992). Porsu parte, la informacin proporcionada sobre el infrarrojo trmico permite obtenertemperaturas del agua del mar o estimar evapotranspiracin (Nicholson, 1989).

Su buena resolucin espectral, junto a la adecuada resolucin temporal y altamao medio del pixel, convierten al AVHRR en el sensor actualmente mscapacitado para estudios globales. Su empleo se ha desarrollado notablemente en losltimos aos, incluso en campos de aplicacin antes reservados a sensores de altaresolucin espacial. Este es el caso de la estimacin de cosechas, en donde lasimgenes AVHRR se han mostrado de gran utilidad por su frecuente ciclo derepeticin, especialmente vital en aquellas zonas del mundo con alta coberturanubosa. De acuerdo a clculos de la agencia NOAA, un 50 del mundo estcubierto de nubes en cada momento (Tarpley et al., 1984). La baja cadencia de otrossensores medioambientales (16 das para Landsat-TM, 26 das para SPOT), dificultanotablemente la obtencin de imgenes sobre aquellos sectores del globo donde lacobertura de nubes es bastante elevada. Lgicamente la probabilidad de obtenerimgenes vlidas es ms alta para el sensor AVHRR puesto que las adquierediariamente.Correccin de im gene s VHRR

Para abordar un seguimiento adecuado de los procesos globales, es preciso quelas mediciones realizadas por el sensor puedan calibrarse. En otras palabras, quepodamos reconstruir una tendencia a partir del anlisis de una serie temporal deimgenes. Esto implica que en ese conjunto de imgenes se garantice una cohesin,tanto radiomtrica como geomtrica, a fin de que las mediciones en undeterminado pixel sean congruentes a lo largo de la serie. Un mal ajuste entreimgenes podra llevar a conclusiones errneas, puesto que pondra en evidenciacambios entre fechas no tanto debidos a modificaciones reales en el terreno como,simplemente, a estar analizando reas distintas. De igual forma cabra expresarse enlo que se refiere a la homogeneizacin radiomtrica, que permite constatartendencias en la evolucin de los parmetros que se pretende medir.

Frente a las ventajas del AVHRR que antes subraybamos, su principalinconveniente radica, precisamente, en la dificultad para abordar las correccionesgeomtricas y radiomtricas. En cuanto a las primeras, el propio tamafio del pixeldificulta buscar puntos de referencia para el ajuste de la imagen. Como alternativa,se han propuesto diversos algoritmos para corregir las imgenes a partir deparmetros orbitales, utilizando un nmero muy reducido de puntos de controlpara afinar el proceso (Ho Asem, 1986).

Ahora bien, el principal problema geomtrico radica en el amplio ngulo deobservacin del sensor (110, f55 , frente a los 15 del Landsat-TM o los 5 del SPOT-HRV). Esto le permite mantener una buena cobertura temporal, ya que cada imagenincluye un sector de 3.000 km de lado, pero al precio de introducir severas

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modificaciones geomtricas y radiomtricas en los datos detectados. El tamao delpixel, por ejemplo, vara notablemente desde el nadir 1,l km hasta los extremosdel barrido 2,4 x 6,4 km). Esto implica tambin que haya solapes en los pixelsextremos, que alojan una seal mixta a los inmediatos. Para reducir este error, serecomienda utilizar nicamente los datos correspondientes al centro de la imagen,con un ngulo mximo de S O del nadir Goward et al., 1991).r dems de las implicaciones geomtricas, el ngulo de barrido tambin suponealteraciones radiomtricas de importancia. Las radiancias detectadas por el sensor enel rojo e infrarrojo cercano tienen notables modificaciones para ngulos deobservacin muy agudos. Se ha comprobado una severa disminucin de la

radiancia medida hacia los extremos del barrido, ms pronunciada cuando ste sedirige en sentido contrario a la trayectoria de la luz solar. Este decrecimiento es mssensible en las bandas originales que en los ndices de vegetacin, y, dentro de ellos,en reas de vegetacin densa que en suelos desnudos. La influencia atmosfricacomplica an ms las cosas, puesto que sta vara con el ngulo de barrido enproporcin directa con el espesor de la capa atravesada fig. 4). Por ello, lascorrecciones no pueden estimarse lineales en la imagen como es el caso,simplificando las cosas, de las imgenes TM , sino que se modifican con la distanciaal nadir Holben et al., 1986).

/ spesor e tmsfera/

Figura 4.- Errores radiomtricos y geomtricos debidos al ngulo de barrido delsensor AVHRR

Algunas reas de aplicacinDe acuerdo a su propio diseo, las aplicaciones ms extendidas del sensorAVHRR han sido las meteorolgicas. Ahora bien, considerando su buena

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resolucin temporal y espectral, resulta tambin idneo para otras aplicaciones queno requieran de excesivo detalle espacial.Como antes se coment, los ndices normalizados de vegetacin NDVI)

constituyen un instrumento idneo para seguir el estado de la cubierta vegetal, a laescala global apropiada a la resolucin del sistema. Esta propiedad est siendomotivo de numerosos estudios diacrnicos, en donde se pretende reconstruir laevolucin fenolgica e interanual de los principales paisajes terrestres. Hasta elmomento, se han abordado trabajos sobre los biomas de Amrica del Norte y delSur Goward et al., 1987; Townshend et al., 19877, Africa Achard y Blasco, 1990) y elconjunto de Estados Unidos Eidenshink, 1992). Para paliar el efecto de nubes, puedeoptarse por realizar una mscara sobre las zonas cubiertas, a partir del canal trmico,o integrar varias imgenes del mismo sector, eligiendo el valor ms alto del NDVI,ya que las nubes presentan valores muy bajos de este ndice.

En relacin con estos estudios estaran los dedicados a cartografar la ocupacindel suelo. Este tipo de cartografa resulta clave para diversos programas de cambioglobal, por ejemplo los que ataen al ciclo hidrolgico o al modelado de losecosistemas terrestres. El sensor AVHRR ha permitido realizar coberturas globalesde Africa Tucker et al., 1985), y Amrica Townshend et al., 1991); adems de otrascoberturas regionales Fleischmann y Walsh, 1991). Normalmente este tipo detrabajos parte de realizar un anlisis multitemporal de imgenes NDVI, con objetode reconstruir el perfil fenolgico de las distintas cubiertas.

En el estudio de cosechas, el sensor AVHRR se muestra bastante eficaz enaquellos sectores donde predomina el monocultivo sobre grandes parcelas. Esta es lasituacin de los cinturones cerealistas norteamericanos, en donde se han realizadodiversos trabajos que permiten reconstruir la evolucin del cultivo a lo largo delao Gallo y Flesch, 1989). Similares experiencias se han llevado a cabo en otrospaises, como es el caso de la India, en donde estas imgenes resultaron de graninters para detectar la sequa de los cultivos Thiruvengadachari et al., 1991). Porcomparacin con perfiles radiomtricos de campaas anteriores, pueden estimarselos rendimientos de las actuales con bastante precisin Teng, 1990). Esto hapermitido incluir el procesamiento de imgenes AVHRR entre las tcnicas de apoyopara el programa amine arly Warning System financiado por la Agencia para elDesarrollo Internacional del gobierno estadounidense USAID), con objeto deprevenir las crisis alimentarias de los paises en desarrollo.

Un rea de gran inters ecolgico para la aplicacin del sensor A V H RR ennuestro pas es el que afecta a los incendios forestales. Las aplicaciones de estasimgenes son variadas, pero pueden concretarse en dos aspectos. Por un lado, elanlisis multitemporal permite seguir la evolucin del NDVI, que estestrechamente relacionado con el vigor y el contenido de humedad de la vegetacinfig. 5). Fuertes decrementos de este ndice estarn asociados, en consecuencia, consituaciones de estrs, por lo que su seguimiento puede facilitar la localizacin dereas de riesgo. Un proyecto piloto, desarrollado sobre un sector de la serranavalenciana, ha permitido confirmar el inters de esta metodologa, ya que, en el

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anlisis de una serie de imgenes previa a un gran incendio en la zona, las reasafectadas haban sufrido un notable deterioro del NDVI Lpez et al., 1991). Unametodologa similar se aplica operativamente en USA, en donde las imgenesVHRR sirven para conocer el porcentaje de rea verde, uno de los componentesempleados en el ndice de riesgo para grandes extensiones Eidenshink et al., 1989).Asmismo en Australia, se utilizaron estas imgenes para derivar el contenido dehumedad del combustible fue1 moisture content, FMC), sobre praderasrelativamente homogneas Paltridge y Barber, 1988). En esta misma temtica, elcanal del sensor AVHRR, situado en el infrarrojo medio, resulta muy adecuadopara detectar focos de incendio, ya que en esta regin del espectro -de acuerdo a la leyde Wien- se produce la mxima emitancia de las superficies muy calientes.Imgenes de esta banda espectral se han utilizado para seguir la evolucin degrandes incendios en Indonesia Malingreau, 1984) o en la Amazonia Matson yHolben, 1987).

November ecember danuary February985 986

Figura 5.- Relacin entre la evolucin de los ndices de vegetacin NDVI) y lahumedad del combustible en una zona de praderas tomado de Paltridge y Barber,1988)

Junto a los incendios forestales, una causa de grave preocupacin ecolgica es ladeforestacin de los bosques ecuatoriales, como consecuencia de la expansin de lafrontera agraria. Las grandes extensiones implicadas, y la frecuente coberturanubosa, dificulta el empleo de los sensores de alta resolucin, por lo que las

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imgenes AVHRR se han demostrado de gran utilidad para una evaluacin msobjetiva de la importancia real de este fenmeno (Malingreau et al., 1989). Noobstante, se ha demostrado que estas imgenes sobreestiman la deforestacin, ya quela seal recibida por el satlite tiende a asemejarse a la superficie deforestada inclusoaunque un 40 de ese pixel mantenga la cubierta forestal (Cross et al., 1991). Poresta razn, se intenta calibrar las imgenes AVHRR con las adquiridas por sensoresde alta resolucin, como Landsat-TM MSS. Esta estrategia es la adoptada paraevaluar la deforestacin en la Amazonia (Nelson et al., 1987; Batista y Tucker, 1991).

En las zonas de estrs hdrico estival, resulta de gran importancia la evaluacinde las reservas de agua disponible. Una planificacin idnea debe incluir toda lacuenca, por lo que este tipo de estudios pueden considerarse, en ciertos casos, derango global. Este es el caso del trabajo realizado sobre la cuenca del ro Colorado(Ferris y Congalton, 1989), en donde se emple una serie de varias imgenes NOAApara seguir la evolucin temporal de la cobertura de nubes en ese amplsimoterritorio. Esa informacin se relacion con los datos de aforo de una red compuestapor 315 estaciones, y con un mapa de pendientes y orientaciones, deducido a partirdel modelo topogrfico digital. Aunque los ajustes no eran muy altos, por falta desuficientes elementos de control, esta temtica puede resultar muy fructfera para lamejor gestin de los recursos hdricos en cuencas de frgil equilibrio.

El repaso de las aplicaciones oceanogrficas del sensor AVHRR sera muyprolija, puesto que ste fue uno de los objetivos iniciales de su desarrollo. Sin dudala ms destacada es la que permite obtener el estado de la temperatura superficial delmar, a partir de los dos canales situados en el infrarrojo trmico. La sensibilidadradiomtrica del sensor le permite estimar la temperatura superficial con precisincercana a 1 C Esto resulta suficiente para determinar recursos pesqueros y seguir laevolucin de las corrientes ocenicas (Tameishi, 1991).Otros sensores p r l observacin global

La gran incidencia pblica que estn teniendo los estudios de cambio global,explican que cada vez sean ms tenidos en cuenta en el diseo de los nuevossensores de observacin terrestre. De hecho, junto a una mejora en la resolucinespacial, se observa una tendencia contraria, que tiende a aumentar la temporal yespectral, en detrimento de aquella.

Algunos de los sensores incorporados al satlite europeo ERS-1, lanzado enjulio de 1991, tienden a esta perspectiva global. Este es el caso del sensor ATSR-M(Along-Track Scanning Radiomefer), que facilitar una mejor estimacin de latemperatura superficial del mar que el AVHRR, gracias a permitir un mtodo msafinado de correccin atmosfrica. Su precisin estimada ser de unos 0,5 C.Asmismo, se incluyen en esta plataforma un dispersmetro, para medir lavelocidad del viento, y un altmetro de micro-ondas, ideado para obtener la alturade la superficie del mar con una precisin de 50 cm.

Sin embargo, el programa ms ambicioso para el estudio del cambio global serel programa EOS (Earth Observing System ), formado por cuatro estaciones polares

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equipadas con diversos sensores de observacin terrestre. Entre ellos, el msdestacado para este enfoque global puede ser el MODIS Moderate ResolutionImaging Spectrometer), diseado por NASA para este fin. El MODIS contar con 3canales espectrales y una resolucin espacial de 1 l km. Este sensible aumento en elnmero de canales, permite que stos tengan una menor anchura, facilitando ladeteccin de determinados fenmenos ahora mal determinados. Algunos ejemplospueden ser la delimitacin de los efectos causados por lluvia cida o por heladas,una mejor localizacin de focos de incendio, una discriminacin ms atinada detipos de nieve y un mejor seguimiento de procesos de deforestacin y desertizacin.Adems el MODIS contar con calibracin interna y capacidad de girar el ngulo devisin. Para reas restringidas, esta informacin podr correlacionarse con lafacilitada por el HIRIS High Resolution Imaging Spectrometer), con 132 canales y 30m de resolucin, aunque limitado a un franja de 24 km de lado Goetz, 1991).

En definitiva, los prximos aos vern un notable aumento de la cantidad ycalidad de las imgenes espaciales de la superficie terrestre. En consecuencia,constituye un reto para los expertos medioambientales el desarrollo de modelos querelacionen estos datos con parmetros clave de la actividad biolgica albedo yrugosidad de la vegetacin, evapotranspiracin, flujo neto de COZ etc.), a travs dela calibracin entre las imgenes de baja y alta resolucin, y de stas con los datos delterreno Walker y Turner, 1990).

EJEMPLOS DE BASES DE DATOS GLOBALESA lo largo de los aos 80, la preocupacin cientfica por el estudio de losprocesos globales ha cuajado en diversos proyectos que tienen como objetivo

compilar datos del conjunto del planeta. El repaso de estas experiencias resulta degran utilidad para confirmar las ideas arriba apuntadas sobre este tipo de bases dedatos.l progr m GRID

El Global Resources Information Database GRID) es un proyecto dependientedel programa medioambiental de las Naciones Unidas UNEP/GEMS). Fue iniciadoen 1985 con dos centros en Ginebra y Nairobi, a los que se uni en 1988 el deBangkok y posteriormente otros asociados en Noruega, USA, Japn, Polonia yNepal Mooneyhan, 1991). Pretende coordinar una red global de bases de datosmedioambientales con tres objetivos: 1) proporcionar la informacin msactualizada, tanto global como regional, a cientficos y gobiernos; 11) facilitar elacceso a modernos equipos a los cientficos y gestores del medioambiente en paisesdonde no estn disponibles, y 111) proporcionar entrenamiento en tecnologa degestin de datos espaciales para personas de paises en desarrollo.

Propiamente el programa GRID no genera datos. Su funcin es coordinar eltrabajo de otras agencias temticas de la ONU, como la FA0 o la UNESCO, o conotras initituciones internacionales ICSU-IGBP, UNITAR, Organizacin

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Meteorolgica Mundial, Centros Mundiales de Datos, NASA, etc.). Esto le hapermitido ir acopilando una serie de variables temticas, de mbito mundial ocontinental. Hasta 1988, dispona de los siguientes datos globales Mooneyham,1988): fronteras, elevaciones, suelos, vegetacin, intensidad del cultivo, ndice devegetacin, anomalas en la precipitacin y la temperatura, distribucin de la capade ozono, y temperatura superficial del mar, a distintas escalas y proyecciones,aunque domina la referenciacin gegrafica latitud-longitud). El programa GRIDha seleccionado el continente africano para compilar una base de datos msdetallada, que incluye vegetacin, cuencas hidrogrficas, precipitacin, viento, reasprotegidas, provincias biogeogrficas y especies.

Adems de la generacin de estas bases de datos, el programa GRID tambin harealizado diversos proyectos internacionales de orientacin ambiental, como hansido los dedicados a planificacin de cultivos, deteccin de reas con epidemias o elseguimiento de las variaciones en el nivel del mar Mooneyham, 1991).Elprograma ICSU-IGBP

En 1986, el Consejo Internacional de Uniones Cientficas ICSU) funda elIntern ation al Geosphere Biosphere Program IGBP), dedicado a describir ycomprender los procesos fsicos, qumicos y biolgicos que regulan el sistematerrestre en su conjunto, a caracterizar el medioambiente del planeta y los cambiosque ocurren en su sistema, principalmente los debidos a la actividad humana IGBP,1992).

Este programa est formado por diversos subprogramas, que intentancoordinar los esfuerzos de cientficos y tcnicos en diversos paises del mundo, atravs de la generacin de proyectos conjuntos y la coordinacin de las tareas deinvestigacin. Hasta el momento presente, se han establecido los siguientessubprogramas:

dnternational Global tmospheric Ch em istry IGAC), dedicado a estudiar lacomposicin qumica de la atmsfera;

Global Change and Terrestrial Ecosystems GTCE), que pretende estudiar cmoafectan los cambios globales al ecosistema terrestre;

Biospheric spects of the Hydrologic Cycle BAHC), centrado en el anlisis de lasinteracciones entre la vegetacin y el ciclo hidrolgico;Land Ocean lnterac tions in the Coastal Zon e LOICZ), con el objetivo de estudiarcmo afectaran los cambios en el uso del suelo, el nivel del mar y el clima a

los ecosistemas costeros;Past Global Changes PAGES), que analiza los cambios histricos, sus causas yconsecuencias;

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Joint Global Ocean Flux Study JGOFS), destinado a investigar cmo afectan losprocesos biogeoqurnicos del ocano y cmo responden al cambio global;Global An aly sis Interpretation and Modell ing GAIM), orientado hacia eldesarrollo de modelos interpretativos sobre los procesos medioambientales;S y s t m for Analysis Research and Training START), que promueve la estudiosinterdisciplinares en regiones concretas, especialmente en las ms frgiles delos paises en desarrollo,Data and Information Systems DIS), encargada de proporcionar gestionar lainformacin necesaria para los otros subprograrnas.

Este ltimo subprograma constituye en realidad un intento de coordinar eldesarrollo de una base de datos global, que incluira las variables ms crticas paraabordar proyectos en los otros subprogramas temticos. En este momento, el IGBP-DIS est diseando un esquema de trabajo para compilar una base de datos mundialcon 1 km2 de resolucin, sobre la base de la informacin suministrada por lossatlites NOAA y ERS-l. Asmismo, pretende trabajar en estrecha conexin con losprogramas ya existentes: UNEP-GRID, ICSU-WDC, y EOS-DIS, as como compilar undirectorio internacional de bases de datos globales.

ases de datos temticasJunto a las iniciativas incluidas en el programa GRID e IGBP, existen

numerosas agencias que trabajan en el desarrollo de bases de datos globales para susfines especficos. Este es el caso de la Organizacin Meteorolgica Mundial WMO),que cuenta con una red mundial de datos disponibles sobre el clima, incluyendoimgenes de satlite geoestacionarios, como el Meteosat, de rbita polar, como elNOAA), estaciones terrestres, areas, datos de rdar, sondeos atmosfricos, datosmareales y sobre la capa de ozono. Entre sus proyectos figura la realizacin de mapasde la temperatura superficial del mar, para reas de 200 200 km, de precipitacin,balances de radiacin polucin del aire Boldirev, 1988).

Otras organizaciones que elaboran datos de escala global son la Organizacin delas Naciones Unidas para la Agricultura la Alimentacin FAO), la SociedadInternacional de Ciencia del Suelo ISSS), la Asociacin Cartogrfica InternacionalICA), la Unin Geogrfica Internacional IGU) el programa sobre medioambienteSCOPE Clark et al., 1991)4.

Asmismo, diversas agencias del gobierno norteamericano elaboran bases dedatos globales, como es el caso de la NOAA, a travs de sus centros meteorolgicosdel Centro Nacional Geofsico NGDC). La agencia espacial NASA est perfilandoun ambicioso plan para la obtencin de mltiples datos sobre el conjunto delplaneta. Es el denominado Mission to Planet Earth que incluye un sistema de

En diversos artculos del libro editado por H. Mounsey 1988) se recogen experiencias sobre el diseio de bases dedatos globales por diversas instituciones nacionales e internacionales

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observacin terrestre (EOS), formado por cuatro estaciones polares, una red desatlites de apoyo, una carga cientfica auxiliar y una serie de satlitesgeoestacionarios (Asrar, 1990). Estos datos se calibrarn sobre el terreno medianteuna infraestructura apropiada para la toma de datos in situ, y se conectarn con unabase de datos suficientemente potente para disear modelos explicativos. La piezaclave de este proyecto es el programa EOS, que permitir crear un sistema deobservacin espacial integrado para abordar un estudio rnultidisciplinar de lospaisajes terrestres. Se pretende adquirir una serie continuada y global de datos, parael apoyo a las investigaciones sobre cambio global.El programa CORINE

Dentro de las bases de datos globales en desarrollo, nos interesa especialmenteanalizar la que coordina la Direccin General de Medio Ambiente de la C.E.E.Denominada CORINE (Coordination, Information and Environment), esteprograma arranca en junio de 1985 con el propsito de recopilar, coordinar yasegurar la consistencia de informacin sobre el estado del medio ambiente y losrecursos naturales (Mounsey, 1991) en el mbito de la Comunidad Europea. Losprincipios que guiaron el desarrollo de esta base de datos fueron: 1) respetar al.mximo los datos no elaborados, para que el usuario pudiera elegir lastransformaciones ms convenientes a cada fin; (11) emplear los datos disponibles,cuando fuera posible, en lugar de realizar nuevos inventarios; (111) orientar la basehacia una escala media (1:250.000), para facilitar la integracin entre los distintospaises; IV) iniciar el desarrollo a partir de datos digitales ya existentes, para obviarlos costes de las tareas de digitizacin.

Tras cinco aos de trabajo, en 1990, se dispona ya de una sustancial coleccinde variables medioambientales, a escalas comprendidas entre 1:100.000 y 1:3.000.000,siendo dominante la escala 1:1.000.000. Las variables ms significativas de la base dedatos son las derivadas, como es el caso del riesgo de erosin, compilado a1:1.000.000, que requiere 4.000 Mb para su almacenamiento. Tambin se encuentranoperativos en la base de datos la cartografa de biotopos, recursos hdricos, erosincostera, vegetacin potencial, tipos de suelos, elevaciones y pendientes, reasadministrativas, trfico areo, estaciones nucleares, as como datos climticos ysocioeconmicos (Mounsey, 1991). De especial relieve resulta el proyecto CORINE-Land Cover, que pretende cartografiar la ocupacin del suelo de Europa a escala1:100.000 cada 5 aos. Este trabajo se basa en la interpretacin de ortoimgenes desatlite a la misma escala, y posterior digitizacin de los recintos de cobertura(Lpez-Vizoso, 1989). La leyenda, bastante detallada, permitir utilizar este productocomo herramienta clave en la gestin territorial.

CONCLUSIONESSe ha pretendido aportar una visin panormica de los nuevos requerimientosque implica el estudio de los procesos globales a la obtencin y estructuacin de lainformacin geogrfica. Hemos repasado las caractersticas peculiares de un S.I.G.

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orientado hacia este tipo de estudios, incluyendo ejemplos de sistemas yaoperativos. El mayor reto de estos S.I.G. es adquirir la informacin bsica,especialmente la referida a procesos medioambientales: vegetacin, suelos, agua.Para generar estas variables la teledeteccin espacial resulta insustituible. Estaobservacin remota debe realizarse a partir de sensores que facilitan una buenacobertura temporal y espectral, siendo secundario el detalle espacial, puesto que setrata de estudiar grandes territorios. En este sentido, las caractersticas del sensorAVHRR, abordo de los satlites NOAA, le constituyen en pieza clave de lainvestigacin orientada hacia procesos globales.

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Figura 6.- Variables de rango global obtenidas a partir delos sensores del Seasat. En la parte superior, estimacindel contenido de vapor de agua. En el centro, velocidadmedia del viento, y en la inferior altura del oleaje. Estasdos ltimas se han obtenido a partir del altmetro demicro-ondas cortesa del National Remote SensngCen t e r

Figura 7.- Una perspectiva del relieve del HemisferioNorte generada informticamente a partir de la base dedatos del National Geophysical Data Center Boulder,Colorado). Los colores del verde claro al rojo, indicanrangos de altitudes en la tierra emergida. La topografa delfondo marino aparece en tonos de azul tomado de laserie: Relief Globe Siides