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UNIVERSIDAD SANTA MARÍA
DECANATO DE POSTGRADO Y EXTENSIÓN
DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN
ESPECIALIZACIÓN EN GERENCIA
EN TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN
IMPORTANCIA DEL USO IMÁGENES DE SATÉLITE
PARA LA EVALUACION GEOMORFOLOGICA DE LAS ISLAS,
BANCOS DE ARENA Y LINEAS DE COSTA
DE LOS CANALES DE NAVEGACIÓN EN VENEZUELA.
Autor: Roberto A. Peralta Rondon
C.I.: 5.521.186
Tutor: Flor Rincón
Caracas, febrero, 2003
UNIVERSIDAD SANTA MARÍA
DECANATO DE POSTGRADO Y EXTENSIÓN
DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN
ESPECIALIZACIÓN EN GERENCIA
EN TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN
IMPORTANCIA DEL USO IMÁGENES DE SATÉLITE
PARA LA EVALUACION GEOMORFOLOGICA DE LAS ISLAS,
BANCOS DE ARENA Y LINEAS DE COSTA
DE LOS CANALES DE NAVEGACIÓN EN VENEZUELA.
Trabajo Especial de Grado presentado como requisito para optar al
Grado de Especialista en Gerencia en Tecnología de la Información
Autor: Roberto A. Peralta Rondon
C.I.: 5.521.186
Tutor: Flor Rincón
Caracas, febrero, 2003
DEDICATORIA
A mi Mamá
A mi Papá
5
RECONOCIMIENTO
Deseo agradecer a mis amigos, compañeros de trabajo y familiares
el apoyo incondicional que me prestaron durante la realización de esta
investigación.
También deseo agradecer al Instituto Nacional de Canalizaciones,
por haberme dado la oportunidad de realizar esta Especialización.
Al cuerpo profesoral de la Especialización en Gerencia en
Tecnología de la Información.
A la Prof. Flor Rincón por haberme apoyado en la culminación del
presente trabajo.
6
INDICE GENERAL
DEDICATORIA
RECONOCIMIENTO
LISTA DE CUADROS
LISTA DE FIGURAS
RESUMEN
2.1 INTRODUCCIÓN
2.2 CAPÍTULOS
2.2.1 I EL PROBLEMA
1.1 Contextualización y Delimitación del Problema
1.2 Interrogantes de la Investigación
1.3 Objetivos de la Investigación
1.3.1 Objetivo General
1.3.2 Objetivos Específicos
1.4 Justificación
1.5 Sistema de Variables
1.5.1 Definición Conceptual
1.5.2 Definición Operacional
2.3II MARCO TEORICO
2.1 Antecedentes Relacionados con la Investigación
2.2 Conceptualización de la Imágenes de Satélite
2.2.1 Sensores Remotos
2.2.2 Tipos de Sistemas de Sensores Remotos
2.3 Proceso de Interpretación de Imágenes de Satélite
7
2.3.1 Procesamiento Digital de Imágenes
2.3.2 Interpretación de Imágenes de Satélite
2.3.3 Hardware y Software necesario para el Uso de
Imágenes de Satélite
2.4 Geomorfología de los Canales de Navegación y su Importancia en la
Interpretación de la Imágenes de Satélite
2.4.1 Importancia de la Interpretación de las Imágenes de
Satélite
2.5 Aplicaciones de la Tecnología de Interpretación de Imágenes de Satélite
en estudios asociados con los cambios en la superficie terrestre.
2.4III MARCO METODOLOGICO
3.1 Tipo y Diseño de la Investigación
3.2 Procedimiento
2.5IV CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1 Conclusiones
4.2 Recomendaciones
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
8
LISTA DE CUADROS
CUADRO
1 Identificación y Definición de Variables
2 Operacionalización de las Variables
3 Bandas Espectrales
LISTA DE FIGURAS
FIGURA
1 Representación de píxeles.
2 Imagen Landsat 5 TM año 1992
3 Componentes del sistema de sensores remotos
4 Satélite y orbitas.
5 Registro de la superficie terrestre
6 Ejemplo de resolución. Imágenes QuickBird
7 Ejemplo de tres tipos de imágenes de satélite con
diferentes resoluciones y la misma área.
8 Adquisición, procesamiento y análisis de imágenes de
satélite.
9 La interpretación de imágenes y toma de decisiones.
9
10 Algunas de las formas de terreno asociadas a los
canales de navegación.
11 Ejemplo de cambios ocurridos durante un periodo de
tiempo.
10
UNIVERSIDAD SANTA MARÍA
DECANATO DE POSTGRADO Y EXTENSIÓN
DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN
ESPECIALIZACIÓN EN GERENCIA
EN TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN
IMPORTANCIA DEL USO IMÁGENES DE SATÉLITE
PARA LA EVALUACION GEOMORFOLOGICA
DE LOS CANALES DE NAVEGACIÓN EN VENEZUELA.
Trabajo Especial de Grado
Autor: Roberto Peralta
Año: 2003
Tutor: Flor Rincón.
RESUMEN
Venezuela posee canales de navegación que deben ser mantenidos para poder
asegurar su operatividad y el paso de grandes embarcaciones que transportan materias
primas. El ente encargado de realizar estas actividades es el Instituto Nacional de
Canalizaciones, el cual realiza procesos tendientes a conocer la situación pasada y
presente de los elementos geomorfológicos de los canales, para ello realiza trabajos
de campo que generan grandes erogaciones de dinero debido a la necesidad de
trasladar al área de estudio personal y materiales, es por ello que se ha planteado la
búsqueda de alternativas tecnológicas que permitan el conocimiento de esas áreas,
pero tratando de reducir sus costos. La opción presentada se centra en la utilización
de la tecnología de interpretación e imágenes de satélite para conocer los cambios
geomorfológicos de los canales. El objetivo general de la investigación fue el de
determinar la importancia del uso de las Imágenes de Satélite para la evaluación
geomorfológica multitemporal de los canales de navegación en Venezuela. Su
basamento teórico principal es el se basa en los estudios sobre sensores remotos
iniciados en la década de los años 50 del siglo XX, relacionados con el lanzamiento
de satélites, hasta nuestros días, haciéndose énfasis en la obtención, procesamiento e
interpretación de imágenes de satélite. Pasaos descritos por Emilio Chuvieco. La
metodología aplicada para la presente investigación fue de tipo documental, y de
diseño bibliográfico. En cuanto al método empleado en la investigación fue el
deductivo. La principal conclusión fue el de demostrar la importancia de la tecnología
de interpretación de imágenes de satélite a ser empleadas en estudios asociados a los
canales de navegación.
11
INTRODUCCIÓN
El concepto moderno de Tecnología de la Información está
relacionado con los elementos computacionales que permiten desarrollar
aplicaciones útiles para los usuarios. Estos elementos son el hardware, el
software, los elementos comunicacionales y por supuesto las personas
que permiten que todo esto funcione. Es por ello que la interpretación de
las imágenes de satélite están dentro de esta definición, ya que para poder
alcanzar resultados satisfactorios, es necesario contar con plataformas
computacionales que soporten el procesamiento de las imágenes,
software que facilite la obtención de información, medios que permitan la
transmisión de la información y personal capacitado que pueda
aprovechar al máximo la tecnología.
Muchas organizaciones que tienen bajo su responsabilidad el
conocimiento y seguimiento de las formas de la tierra, tienen la
posibilidad de utilizar las imágenes de satélite con el fin de conocer en
profundidad bastas zonas de terreno sin tener la necesidad de realizar
trabajos de campo.
El Instituto Nacional de Canalizaciones es un organismo
gubernamental que por sus actividades, entre otras cosas, debe conocer
los cambios geomorfológicos que ocurren en los canales de navegación
bajo su responsabilidad, con la finalidad de mantener operativo las vías
12
de tránsito acuático. Para realizar esta actividad debe recurrir a trabajos
de campo, lo que implica desplazar a un número considerable de personal
y materiales al área de estudio, lo que ha repercutido en los últimos años
en un aumento de los costos de operación.
Es por ello que se plantea la importancia de buscar vías que
permitan la obtención de datos e información de los elementos
geomorfológicos de los canales sin incurrir en grandes erogaciones de
dinero. Una de estas vías es la utilización de la tecnología de
interpretación de imágenes de satélite, ya que ella permite el
conocimiento de grandes zonas de terreno sin necesidad de estar en
contacto físico con el área, y los costos son menores en comparación con
los métodos tradicionales, ya que sólo se necesitan imágenes satélites en
formato digital, una plataforma computacional y personal especializado.
El propósito de la presente investigación se centra en la
determinación de la importancia del uso de las Imágenes de Satélite que
pueden apoyar los estudios de evaluación geomorfológica multitemporal
de los canales de navegación en Venezuela, cuyo basamento se encuentra
en las teorías planteadas por investigadores de las imágenes de satélite y
los trabajos (nacionales e internacionales) y aplicaciones desarrolladas en
áreas similares a la geomorfología y uso de imágenes.
Los supuestos teóricos que sustentan este trabajo se basan en los
estudios sobre sensores remotos iniciados en la década de los años 50 del
siglo XX, relacionados con el lanzamiento de satélites en los inicios de la
denominada carrera espacial, hasta nuestros días, haciéndose énfasis en la
obtención, procesamiento e interpretación de imágenes de satélite. Pasos
descritos por Emilio Chuvieco.
13
Metodológicamente el presente trabajo se puede clasificar como
investigación aplicada, del tipo de Investigación Documental, ya que se
hizo énfasis en la búsqueda, clasificación y análisis de material
bibliográfico relacionado con la tecnología de interpretación de imágenes
de satélite y su relación con la geomorfología. Dicha búsqueda se efectuó
en bibliotecas, centros de documentación y por internet.
Para efectos de dividir el trabajo en una estructura acorde con el
tema en estudio, éste se dividió en cuatro capítulos. El primer capítulo
está referido a la definición del problema donde se contextualizó y
delimitó, se presentaron las interrogantes de la investigación
conjuntamente con la presentación de los objetivos tanto generales como
específicos. En este mismo capítulo se realizó la justificación de la
investigación, y la definición del sistema de variables. En el capitulo dos
de desarrolló el Marco Teórico, que permitió delimitar el área de interés,
sugerir guía de investigación, compendiar conocimientos existentes en el
área de estudio y expresar proposiciones teóricas generales de la
tecnología de interpretación de imágenes y su relación con los estudios
geomorfológicos. En el tercer capítulo, denominado Marco Metodológico
se describió el tipo y diseño de la investigación y el procedimiento. Y el
último capítulo, se presentaron las conclusiones y recomendaciones
originadas por el desarrollo de los capítulos precedentes.
14
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
1.1 Contextualización y delimitación del Problema
El transporte de mercancías, a través de sus diferentes vías: acuática,
carretera, ferroviaria, aérea y por tubería, históricamente ha sido de suma
importancia para todos los países. De ellos el transporte acuático ha
estado estimulado por la tendencia de las poblaciones a concentrarse en
las costas o las vías fluviales. El hecho de que los asentamientos
coloniales en América estuvieran establecidos, por lo general, en las
costas, los ríos o los lagos, fue la causa y consecuencia de que las
primeras rutas de transporte en las colonias fueran las vías fluviales
naturales, y los modos más eficientes de viaje se realizaran por barco.
Con el desarrollo de las embarcaciones, cada vez más grandes y con
mayor capacidad de carga, se hizo necesaria la utilización de canales
(vías) de navegación que permitieran el paso seguro de los navíos.
Grandes cantidades de recursos naturales utilizados en la generación de
productos acabados y combustibles, son transportados por barcos que se
desplazan por las vías de navegación y permiten la comunicación entre
los puertos, los centros de producción y los grandes mercados. Estos
canales pueden ser naturales o construidos por el hombre, cubriendo
superficies de uno (1) a más de cien (100) kilómetros de largo. Su
mantenimiento esta basado en el aseguramiento de la profundidad y la
colocación de señales (boyas, faros, etc.) que permiten su transitabilidad.
15
Las actividades inherentes al manejo de los canales de navegación,
se efectúan con mucha frecuencia, y generan cantidad considerable de
información, como por ejemplo: determinación de cambios en las islas y
bancos de arena, determinación de desplazamiento de la línea de costa,
sondeos de pre y post dragado (proceso artificialmente inducido de
erosión, transporte y deposición de sedimentos. Landaeta, 1999) para
conocer la profundidad, cambios de señales como incorporación de
nuevas boyas, registro de accidentes, entre otros.
Venezuela posee recursos naturales como el petróleo, hierro y
bauxita, que necesitan ser transportados hacia los países transformadores
y consumidores de estos recursos. Este transporte se lleva a cabo por vía
marítima y fluvial, utilizando el Río Orinoco y el Lago de Maracaibo,
principalmente.
Es por ello que a principios de la década de los años 50, el gobierno
nacional decide la creación del Instituto Nacional de Canalizaciones
(INC), ente que tiene como objetivo fundamental el estudiar, financiar,
construir, conservar, inspeccionar y administrar todas las vías de
navegación existentes en el país, haciendo énfasis en aquellas que
permitan el acceso de buques de gran calado, al Lago de Maracaibo y a la
vía fluvial del Río Orinoco, o de las que se establezcan en los ríos
navegables venezolanos, así como todas las obras de infraestructura
necesarias para garantizar la funcionalidad de las mismas. (Instituto
Nacional de Canalizaciones, 1991).
El Canal de Navegación del Lago de Maracaibo (103 Km. de
longitud) permite acceder a los puertos petroleros ubicados en la costa
oriental de Lago y el Canal de Navegación del Río Orinoco (810 Km. de
16
longitud), permite la comunicación entre la población El Jobal, al sur del
estado Bolívar con el océano Atlántico. Ambos juegan un trascendental
papel como vías de tránsito de importantes productos de exportación
dentro de la estructura económica de Venezuela, donde se encuentran
involucradas diversas empresas e instituciones vinculadas a esta
actividad, con propósitos orientados tanto al desarrollo del
mantenimiento, administración y vigilancia de los mismos. El río Apure
se encuentra actualmente en proceso de adecuación como canal de
navegación, para que pueda cumplir con los objetivos asociados con la
navegación segura desde y hacia sus puertos.
El INC con el fin de obtener información relevante para el
mantenimiento de todos los canales de navegación utiliza técnicas de
campo clásicas (desplazamiento de personal y equipos directamente al
área de interés), implicando la dedicación de gran cantidad de recursos
técnicos y financieros y afectando el tiempo de recolección y
procesamiento de información repercutiendo en la preparación de los
informes y preparación de mapas asociados Es por ello que
constantemente se buscan nuevas tecnologías que complementen el
trabajo realizado y que sus costos no incidan negativamente en su
presupuesto.
De las tecnologías de información que hoy día permiten la
obtención de datos de la superficie terrestre con alta precisión se
encuentran las imágenes de satélite, generadas por sensores (remotos)
incorporados a satélites que se encuentran a cientos de kilómetros de
distancia de la tierra. Las imágenes de satélite son fuentes de información
con las cuales se puede acceder a información tanto pasada como reciente
17
del área de estudio, donde el termino imagen hace referencia a la
representación de la superficie de la tierra obtenida a través de medios
ópticos, electro-ópticos, óptico-mecánicos, o eléctricos, registrando en
forma digital la radiación reflejada o emitida por los objetos sobre esa
superficie (Alzate, 2000).
La imagen generada por el sensor se encuentra en formato digital,
representada en una matriz de filas y columnas, donde cada elemento es
llamado píxel (Yuras, 1999). Para aprovechar las imágenes de satélite e
interpretarlas para obtener información, es necesaria la utilización de
Tecnologías de la Información, representadas fundamentalmente en los
componentes de hardware, software especializado y personal capacitado.
Cada sistema de interpretación de imágenes posee su propio software
asociado y la secuencia de tareas aplicadas a una imagen se denomina
procesamiento de imágenes, cuyos resultados pueden variar en función
de las metas que se quieran alcanzar.
La utilización de las imágenes de satélite está muy relacionada con
otra tecnología informática como lo son los Sistemas de Información
Geográfica (SIG), ya que su fusión permite la generación de una gran
cantidad de productos, principalmente los mapas digitales. Las imágenes
de satélite y su interpretación son un insumo básico para los SIG, es
decir, son parte de la entrada de datos que se procesaran para generar la
información que permita apoyar la toma de decisiones en tópicos
asociados con la superficie terrestre.
La importancia de los SIG radica en que ellos son una herramienta
computacional para realizar mapas y analizar cosas que suceden en la
Tierra. El término Sistema de Información Geográfica (GIS por sus siglas
18
en inglés) se aplica actualmente a los sistemas computarizados de
almacenamiento, elaboración y recuperación de datos con equipo y
programas específicamente designados para manejar los datos espaciales
de referencia geográfica y los correspondientes datos cualitativos o
atributos (Environmental Systems Research Institute, 1997).
La relevancia del uso de los SIG se basa en la calidad de los datos
almacenados en sus bases de datos, si esos datos no están actualizados,
poseen origen no conocido o son incompletos al ser procesados por la
tecnología no podrán ser aprovechados suficientemente. Es en este punto
donde se refleja la importancia de las imágenes de satélite, ya que ellas
pueden solventar los problemas de datos antes citados.
Las imágenes de satélite son empleadas para obtener datos de por
ejemplo: zonas extensas de acceso dificultoso, donde la presencia del
hombre y equipos resulta costosa; identificación de cambios en la
cobertura vegetal y uso de la tierra ya que pueden obtenerse imágenes de
la misma área en tiempo diferente.
Por lo antes descrito, se puede resumir que de las imágenes de
satélite y su interpretación se puede extraer el real significado de los
datos digitales asociados con la geomorfología (formas del terreno),
principalmente con las líneas de costa de los ríos y lagos en Venezuela,
sus islas y bancos de arena. Esta tecnología de información debe apoyar
la toma de decisiones referidas a las actividades de los canales de
navegación y disponer a menores costos de información actualizada.
19
1.2 Interrogantes de la Investigación
¿Cuál es la importancia que tienen las imágenes de satélite y su
interpretación como herramienta para la actualización de aspectos
geomorfológicos de los canales de navegación en Venezuela?
¿La interpretación de las imágenes de satélite puede optimizar la
toma de decisiones relacionadas con las actividades operativas de los
canales de navegación?
1.3 Objetivos de la investigación
1.3.1 Objetivo General
Determinar la importancia del uso de las Imágenes de Satélite para
la evaluación geomorfológica multitemporal de los canales de
navegación en Venezuela.
1.3.2 Objetivos Específicos
- Describir los elementos característicos de las imágenes de satélite.
- Explicar el proceso de interpretación de imágenes de satélite para
su utilización.
- Señalar los procesos geomorfológicos que ocurren en los canales
de navegación.
- Identificar los usos y aplicaciones de la tecnología de
interpretación de imágenes en estudios asociados con los cambios de la
superficie terrestre.
20
- Establecer la importancia de las imágenes de satélite para la
evaluación geomorfológica multitemporal asociada con los canales de
navegación en Venezuela.
1.4 Justificación
Los canales de navegación en Venezuela revisten gran importancia,
ya que ellos permiten el libre tránsito de grandes buques desde y hacia
los puertos donde se maneja la mayoría de los recursos naturales que son
susceptibles de importación y exportación. El Instituto Nacional de
Canalizaciones es el ente encargado de administrar y mantener tanto al
Canal de Navegación del Lago de Maracaibo como al Canal de
Navegación del Río Orinoco y cualquier otro que el estado considere que
deba desarrollarse.
La dinámica de los canales hace que los mismos sufran cambios que
en algún momento pueda afectar las características originales. Es por ello
que se hace necesaria la realización de actividades que permitan conocer
la geomorfología de los canales y sus cambios sufridos a lo largo de los
años. Para ello se realizan tareas cuya finalidad es recopilar información
precisa que permita tomar decisiones inherentes con los canales. Por lo
general estas actividades se realizan directamente con personal en campo
(en el área de trabajo), haciéndose necesario emplear grandes cantidades
de recursos humanos y financieros.
En los últimos años se han buscado procesos alternos que permitan
conocer la evolución de los elementos geomorfológicos de los canales de
21
navegación. Uno de ellos es el uso de las imágenes de satélite. De los
principales beneficios que aporta la manipulación de estas imágenes es su
capacidad para seguir los procesos dinámicos. El uso de las imágenes de
satélite constituyen un elemento de entrada básico para estudiar las
transformaciones que se suceden en la superficie terrestre (Chuvieco,
1996).
Otro de los beneficios resaltantes de las imágenes de satélite al
estudio asociado con los cambios morfológicos de la superficie terrestre,
es su capacidad para realizar seguimiento a eventos que ocurren en
lugares específicos y que pueden abarcar desde pocas hectáreas a miles
de hectáreas y que a su vez están sufriendo cambios constantemente.
De acuerdo con los objetivos de la investigación, sus resultados
generaran beneficios en especificaciones técnicas en la captura,
procesamiento y producción de información espacial y alfanumérica
asociada con los canales de navegación. Asimismo aportará lineamientos
para los procedimientos que le permitirán a los gerentes un manejo
adecuado de los insumos aportados por los satélites de reconocimiento de
la superficie terrestre. Los usuarios internos y externos al INC podrán
acceder con mayor velocidad a la información que manejan los sistema
de información geográfica (SIG), lo que debe redundar en una toma de
decisiones más eficaz y eficiente.
1.5 Sistema de Variables
Un elemento importante de toda investigación lo constituyen las
variables, en 1999, Arias señaló que “una variable es una cualidad
22
susceptible de sufrir cambios. Un sistema de variables consiste, por lo
tanto, en una serie de características por estudiar, definidas de manera
operacional” (p. 47), donde se resalta el cambio que opera en cada
variable, no obstante, dicho cambio no siempre puede estar presente, tal
como lo señala Rojas, (citado por Méndez, 1995), “el termino variable es
una característica, atributo, propiedad o cualidad que puede darse o estar
ausente en los individuos, grupos o sociedades...” (p. 113). Apoyando las
definiciones de variables, la Universidad Santa María (2001), señala lo
siguiente, que “las variables representan a los elementos, factores o
términos que pueden asumir diferentes valores cada vez que son
examinados, o que reflejan distintas manifestaciones según sea el
contexto en el que se presentan” (p.36).
Todos estos autores resaltan la particularidad de las variables en
relación con la adquisición de un valor asociado con la investigación y lo
que las hace relevante son sus cambios o estados que ellas pueden
presentar en un momento dado.
1.5.1 Definición Conceptual
Al ser definido lo que se entiende por variable y sistema de
variable, se debe conocer la definición conceptual de la misma, en tal
sentido, Hernández, Fernández y Baptista (1998) apuntan que “una
definición conceptual define el término o variable con otros términos” (p.
99). En otras palabras, la variable enmarcada en el contexto de la
investigación. Asimismo, la Universidad Santa María (2001) indica que
“una vez identificadas las variables, cada una debe ser definida
23
conceptualmente. La definición conceptual de la variable es la expresión
del significado que el investigador le atribuye y con ese sentido debe
entenderse durante todo el trabajo” (ibidem), es decir, cómo el
investigador entiende y conceptualiza las variables presentes en el
trabajo. Seguidamente, en el Cuadro 1, se presentan la identificación y
definición de las variables utilizadas en la presente investigación.
Cuadro 1
Identificación y Definición de Variables
Objetivos Específicos Variable Definición Conceptual
Describir los elementos
característicos de las
imágenes de satélite.
Elementos
característicos de las
imágenes de satélite.
Referido a los componentes
que describen a las imágenes
de satélite como elemento
tecnológico.
Explicar el proceso de
interpretación de imágenes
de satélite para su
utilización.
Proceso de
interpretación de
imágenes de satélite.
Los diferentes pasos que
permiten obtener datos /
información digital de un
fenómeno terrestre.
Señalar los eventos
geomorfológicos que
ocurren en los canales de
navegación.
Eventos
geomorfológicos que
ocurren en los canales
de navegación.
Referido a la descripción de
las islas, bancos de arena y
linea de costa como elementos
importantes en el manejo de
los canales de navegación.
Identificar los usos y
aplicaciones de la
tecnología de
interpretación de imágenes
en estudios asociados con
los cambios de la
superficie terrestre.
Usos y aplicaciones de
la tecnología de
interpretación de
imágenes en estudios
asociados con los
cambios de la superficie
terrestre.
Asociado con el empleo de la
tecnología de interpretación de
imágenes de satélite para
conocer los cambios de la
superficie terrestre.
Establecer la importancia
de las imágenes de satélite
en estudios
geomorfológicos asociados
con los canales de
navegación.
Importancia de las
imágenes de satélite en
estudios
geomorfológicos
asociados con los
canales de navegación.
Ayudar a que los tomadores de
decisiones asociadas con los
canales de navegación,
conozcan y se apoyen en la
tecnología de interpretación de
imágenes de satélite para
ofrecer canales más seguros.
Fuente: Elaborado por el autor.
24
1.5.2 Definición Operacional
Luego de realizar la definición de las variables para comprender el
significado de cada una de ellas, es necesario realizar la definición
operacional, entendida por Bavaresco (1997), “como la descomposición
de la variable en su mínima expresión de análisis, lo que hace manejable
a las variables, o sea, ir de lo más teórico a lo real empírico, al dato, al
hecho” (p. 72). En el año 1999, Tamayo y Tamayo agrega que “en el
proceso de operacionalización de una variable es necesario determinar
los parámetros de medición a partir de los cuales se establecerá la
relación de variables enunciadas (por los objetivos)...” (p. 109).
Dentro de este mismo orden de ideas, la Universidad Santa María
expresa:
La definición operacional de la variable representa el
desglosamiento de la misma en aspectos cada vez mas sencillos
que permiten la máxima aproximación para poder medirla,
estos aspectos se agrupan bajo las denominaciones de
dimensiones, indicadores y de ser necesario subindicadores.
(ob. cit, p. 36).
Las dimensiones representan el contexto donde se ubica a la
variable y los indicadores apuntan a cómo medir los rasgos de las
variables.
En el Cuadro 2 se presenta la Operacionalización de las Variables
de la presente investigación.
25
Cuadro 2
Operacionalización de las Variables.
Variable Dimensión Indicador Subindicador
Elementos
característicos de
las imágenes de
satélite.
-Tecnología de
la información.
-Sensores Remotos -Tipos de imágenes
de satélite.
-Nivel de captación
de datos.
-Nivel de
procesamiento.
-Nivel de
representación de
resultados.
Proceso de
interpretación de
imágenes de
satélite.
-Tecnología de
la información.
-Captura de la imagen.
-Digitalización.
-Mejoramiento de la
imagen.
-Procesamiento
geométrico.
-Visualización.
Eventos
geomorfológicos
que ocurren en los
canales de
navegación.
-Geográfica -Superficie terrestre
-Canales de navegación
-Representación de
línea de costa.
-Representación de
las islas.
-Representación de
bancos de arena.
Usos y
aplicaciones de la
tecnología de
interpretación de
imágenes en
estudios asociados
con los cambios
de la superficie
terrestre.
-Tecnología de
la información.
-Tipos de aplicación.
-Productos generados.
-Plataforma tecnológica.
-Ámbito de cobertura.
Importancia de las
imágenes de
satélite en
estudios
geomorfológicos
asociados con los
canales de
navegación.
-Tecnología de
la información.
-Aplicación de
conocimientos.
-Velocidad en la toma de
decisiones.
-Costos.
Fuente: Elaborado por el autor.
26
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes Relacionados con la Investigación
Los antecedentes relacionados con la investigación considerados
para el presente trabajo, asociados con la importancia del uso de
imágenes de satélite para la evaluación geomorfológica de los canales de
navegación, fueron trabajos desarrollados por estudiantes pertenecientes
a universidades nacionales. Todos ellos toman en cuenta el uso de
imágenes satelitales para obtener resultados en cada una de esas
investigaciones.
El vertiginoso desarrollo de la tecnología de la información y la
utilización de los computadores cada vez más potentes, ha dado la
oportunidad de la utilización de las imágenes generadas por satélites de
observación terrestre, y su aplicación en gran variedad de áreas del
interés científico.
Tomando en cuenta lo anteriormente señalado, en el año 1991,
Ravelo desarrolla el trabajo titulado Aplicación de Imágenes de Satélite
Landsat TM a Estudios de Calidad de Agua en el Lago de Maracaibo. Su
objetivo fue utilizar dos enfoques para la interpretación de las imágenes.
El enfoque cualitativo que persiguió la discriminación de unidades con
diferentes concentraciones de sólidos suspendidos (en el Lago), clorofila
27
y temperatura, así como el reconocimiento de sus patrones espaciales, y
el enfoque cuantitativo donde se pudo establecer relaciones entre las
mediciones en el sitio, y los datos proporcionados por la imagen.
Los resultados alcanzados confirmaron el aprovechamiento del uso
de imágenes de satélite Landsat TM con ambos enfoques aplicados a los
estudios de cuerpos de agua continentales tropicales, caso particular del
Lago de Maracaibo.
En esta tesis se demuestra que el uso adecuado de las imágenes de
satélite, tomando en cuenta sus bandas espectrales, permiten el
conocimiento de las características de un cuerpo de agua importante para
Venezuela, como lo es el Lago de Maracaibo.
Continuando con el estudio de los recursos hídricos, pero
combinados con fauna, Viola en el año 1992, realizó un trabajo especial
de grado denominado Distribución y Caracterización Espectral de los
Habitats del Flamenco y del Corocoro Rojo en las Lagunas Costeras de
Tacarigua, Unare y Piritú Usando Imágenes de Satélite Landsat TM. Su
principal objetivo fue realizar la caracterización del hábitat de los
flamencos y corocoros rojos en las lagunas de Tacarigua, Unare y Piritú,
evaluando ciertos factores ambientales importantes de su hábitat. Estos
factores se clasificaron en niveles espectrales de turbidez, temperatura y
clorofila del agua y de la vegetación circundante a cada laguna.
Se emplearon imágenes satelitales, revisión bibliográfica y trabajo
de campo, cuyas acciones permitieron la creación de mapas digitales de
profundidades de las lagunas y de distribución de las especies, para
posteriormente crear un sistema de información geográfica (SIG), que
utilizó como insumo principal los mapas señalados. Los resultados de la
28
investigación indicaron las características de los habitats utilizados por
las aves objeto del estudio.
Todos estos componentes le permitieron a la autora señalar la
importancia de este trabajo respecto al apoyo que debe dársele a los
planes de manejo y otorgamiento de permisos para la explotación
económica de estos ambientes, en otras palabras, la importancia que
tienen estos trabajos como insumos para la planificación local y regional
de cualquier estado.
Otro trabajo especial de grado que aborda las características
resaltantes de la superficie terrestre, interpretadas partiendo de imágenes
de satélite, es el desarrollado por Ochoa y Aguerrevere (1999), y que
lleva por título Evaluación del Cambio de Cobertura de Uso de la Tierra
Mediante el Procesamiento Digital de Imágenes de Satélite en la
Subcuenca de Río Caramacate del Embalse Camatagua. El objetivo de
este trabajo fue el de evaluar el cambio de cobertura y uso de la tierra en
la subcuenca de río Caramacate perteneciente a la cuenca del embalse
Camatagua, a partir del análisis multifecha de imágenes Landsat TM.
Una vez manipuladas las imágenes, definiéndose un índice de
vegetación y utilizando el software IDRISI, se presentaron los resultados
que permitieron mostrar la separación de formaciones vegetales
características de la subcuenca del embalse de Camatagua, tales como
herbazal suelo desnudo o sobrepastoreo y sabana con chaparro, matorral
semi-deciduo, bosque de galería y bosque siempre verde.
De esta investigación se resalta la utilización de imágenes de satélite
Landsat TM tomadas en diferentes fechas, pero de un mismo lugar,
29
permitiendo conocer, medir y clasificar los cambios que se presentaron
en el lapso de tiempo que se estudió.
En cuanto a estudios donde se asocia la tecnología de interpretación
de imágenes de satélite y geomorfología, se destaca que Rojas y
Lombardo en el año 2000, desarrollaron el trabajo especial de grado
empleando un tipo de imagen de satélite, que para la fecha, había sido
poco estudiada en Venezuela, como lo es la imagen de radar. El titulo de
la investigación es Aplicabilidad de las Imágenes Radarsat en la
Interpretación de la Geomorfología de la Cuenca de Río Tucupido,
Estado Portuguesa con Fines de Diagnostico Físico – Conservacionista.
El objetivo principal de este estudio esta centrado en realizar la
interpretación de los elementos ambientales de la cuenca del río
Tucupido, Estado Portuguesa, a fin de establecer los alcances y
limitaciones de este tipo de imágenes para tal aplicación.
Los resultados de la investigación fueron enmarcados dentro de
cuatro tipos, el primero relacionado con la imagen de radar,
comprobándose el poder de penetración, que permite la observación de
accidentes del relieve terrestre, no obstante, para poder apreciar lo
elementos, las personas deben tener un alto nivel de capacitación y
experiencia indispensable para poder aprovechar al máximo el software.
Los otros tres resultados están orientados al levantamiento
geomorfológico, al uso de la metodología y a los sistemas de información
geográfica (SIG). La conjunción de todos estos elementos permiten
aprovechar las imágenes de radar para definir los alcances y limitaciones
de esta tecnología.
30
Todos los antecedentes de la investigación presentados, aunque sus
áreas de aplicación son diferentes, recursos hídricos, fauna, uso de la
tierra y geomorfología, tienen en común el uso de una tecnología de
información en constante evolución, que permite obtener y procesar
información partiendo de un elemento esencial como lo es la imagen
satelital. También muestran el potencial que tiene la utilización de esta
tecnología en el apoyo al desarrollo de actividades productivas para el
país.
2.2 Conceptualización de las Imágenes de Satélite.
Las imágenes de satélite, desde sus inicios a mediados del siglo XX,
han sido parte importante en los estudios de la superficie terrestre,
primero por intereses militares y luego por beneficio para las actividades
civiles. Es por ello que su definición es esencial para poder comprender
su alcance en el campo de la tecnología de la información.
Un primer concepto, considerado elemental es el que proporciona
Lira (1995) “una imagen digital es la representación lógica de una escena
y que en general esta representación tiene forma numérica y algunas
veces visual” (p.III.1). Es tomado en cuenta el elemento digital, el cual
permite la representación de la imagen basada en números, los cuales
permiten que pueda ser manejada por el computador. Para aclarar esto
Lira señala:
...imágenes de alta calidad en forma analógica o digital pueden
proporcionar una representación continua o discreta de la escena. Una
31
imagen continua es aquélla donde la variación de tonos de gris o color se
presenta sin discontinuidades, sin líneas, o fronteras, aparte de las que
pudiera tener la escena misma. Una imagen discreta, por su parte, es la que
está compuesta por elementos definidos y diferenciados como puntos o
cuadrados. Es necesario aclarar que una escena siempre es continua, no así
la imagen respectiva. En realidad, una representación o imagen continua
no es más que una idealización de lo que realmente sucede, pues una
fotografía a simple vista podrá verse continua, pero al ser simplificada se
aprecia que está formada por una colección de pequeños puntos de
diferentes tonalidades que son los que componen la imagen en forma
similar a un rompecabezas (ob.cit I.6).
Esos puntos pequeños son los que se han denominado píxel (ver
Figura 1). En el año 1999, Yuras señaló que “la imagen adquirida por el
sensor remoto estará en formato digital. Esta será una matriz con filas y
columnas, donde cada elemento es llamado píxel (picture element)”, y
cada píxel contiene bits.
Figura 1. Representación de píxeles. Fuente: INC.
PÍXEL
32
Es así como se puede definir a la imagen satelital como aquellas que
se obtienen a partir de un dispositivo colocado en un satélite artificial y
que son fiel retrato sobre el estado de la superficie terrestre en un
momento dado y se consideran como un área bidimensional compuesta
por píxeles dispuestos en filas y columnas, cada uno de ellos
representando un valor de energía radiante de la superficie terrestre
(Rojas y Lombardo, 2000). En la figura 2 se muestra un ejemplo de
imagen de satélite. Figura 2. Imagen Landsat 5 TM año 1992. Fuente: INC.
Digitalmente, la imagen posee headers (cabeceras) que le indican a
la computadora el formato de la imagen, cantidad de líneas, columnas y
la cantidad de bits que ocupa cada píxel. La cantidad de bits utilizados
por el píxel determinará finalmente cuánta información puede contener
este píxel.
Un píxel de un bit, sólo puede tener dos niveles de información
encendido o apagado, uno de dos bits tendrá cuatro niveles y uno de “n”
33
bits tendrá 2n
niveles de información. En percepción remota las imágenes
más usadas son de 8 bits, lo que significa que es capaz de almacenar 256
niveles de información; por ejemplo, si la imagen es en escala de grises,
serán 256 tonos de grises (Yuras, 1999, p. 21)
Un proceso importante que se aplica a las imágenes es la
transformación de imágenes continuas en funciones matemáticas
discretas, denominado conversión analógico / digital y el proceso
inverso, conversión digital / analógico. Tiene relevancia el conocimiento
de estos algoritmos en la manipulación digital de las imágenes porque los
objetos naturales solo aportan información analógica, aunque visible, en
tanto que las funciones matemáticas discretas son información no visible
pero digital. Todo esto esta asociado a la captura de la imagen y su
posterior procesamiento en el computador.
Una característica que debe tomarse en cuenta al momento de
manipular una imagen es la denominada banda espectral y se refiere a
una selección de longitudes de onda con comportamientos electro-
magnéticos similares. Comprende desde las longitudes de onda más
cortas (rayos gamma, rayos X), hasta las kilométricas, como las de tele-
comunicaciones. (Chuvieco, p. 48)
En relación con las imágenes de satélite, se muestra el cuadro N° 3,
donde se describen las bandas más usadas:
Bandas Espectrales
Cuadro N° 3
Banda Espectral Descripción
Espectro Visible (0.4 a
0.7 µm)
Se denomina así por ser la única radiación
electro-magnética que puede percibir el ojo
34
humano, coincidiendo con las longitudes de
onda en donde es máxima la radiación solar.
Se distinguen tres bandas elementales, azul,
ver y rojo en razón de los colores primarios
que el ojo humano puede percibir.
Infrarrojo Próximo (0.7
a 1.3 µm)
También llamado infrarrojo reflejado o
fotográfico, puesto que parte de él puede
detectarse a partir de filmes dotados de
emulsiones especiales. Su relevancia radica
en su capacidad para discriminar masas
vegetales y concentraciones de humedad.
Infrarrojo medio (1.3 a 8
µm)
En donde se entremezclan los procesos de
reflexión de la luz solar y de emisión de la
superficie de la tierra. Resulta idóneo para
estimar contenido de humedad en la
vegetación y detección de focos de alta
temperatura.
Infrarrojo lejano o
térmico (8 a 14 µm)
Incluye la porción emisiva del espectro
terrestre, en donde se detecta el calor.
Micro Ondas (a partir 1
µm)
Es un tipo de energía bastante transparente a
la cubierta de nubes).
Fuente: Chuvieco 1996
2.2.1 Sensores Remotos
El soporte de la imagen satelital lo constituyen los Sensores
Remotos (S.R.), también conocidos como Teledetección, Percepción
Remota, y el termino fue definido por Lira (1995) como la obtención de
información acerca de una superficie, utilizando luz visible o invisible,
por medio del análisis automatizado de datos obtenidos a distancia (p. 7)
Otra definición que aclara aun más lo que se entiende por Sensores
Remotos la proporciona Alzate (2001), comprenden la adquisición y
medida de datos / información de algunas propiedades de un fenómeno,
objeto o material, por un dispositivo de registro que no está en contacto
físico con el elemento de interés. Son dispositivos que permiten la
35
referenciación a distancia de la radiación electromagnética reflejada o
emitida por la superficie de la tierra. (p. 1).
Lo resaltante de los S.R. es la posibilidad que tiene un investigador
de acceder a información que se encuentra a cientos de kilómetros y
empleando esta tecnología puede utilizarla, procesarla y analizarla,
siempre y cuando posea la plataforma, software y personal especializado
que aproveche los datos y los pueda interpretar en beneficio de su
investigación.
Los componentes del sistema de S.R. según Alzate, son los
siguientes (ver Figura 3):
Figura 3. Componentes del sistema Sensores Remotos. Fuente: Alzate 2001
La fuente de energía (A): es la que da origen al flujo
energético que es detectado por el sensor.
La radiación y la atmósfera (B): para que la energía vaya de la
fuente hacia el objeto, necesita atravesar e interactuar con la
F
B
A
B
E
G
D
C
36
atmósfera. Esta interacción también sucederá cuando la
energía retorne de vuelta desde el objeto al sensor.
Interacción con el objeto de interés (C): cuando la energía
llega a la tierra interactúa con el objeto de interés,
conformado por las diversas coberturas de la tierra (superficie
terrestre, atmósfera, océano), esta interacción se da en forma
de algún fenómeno (reflexión, emisión, absorción).
Sistema del sensor (D): es el que capta, codifica y graba la
radiación que devuelve el objeto en tierra, sin estar en
contacto con él. Después envía al sistema de recepción en
tierra, la energía grabada.
Transmisión, recepción y procesamiento (E): aquí los datos
recibidos en forma digital, son procesados para obtener una
imagen, bien sea en papel o en medio digital.
Interpretación y análisis (F): La imagen preprocesada es
interpretada en forma visual o se le aplica procesamiento a
través de técnicas digitales.
Aplicación (G): es el elemento final del proceso de S.R.
Consiste en realizar aplicaciones con la información temática
que se extrae de la imagen, entendiendo el comportamiento de
los objetos de interés que fueron censados allí, para la
solución de algún problema en particular.
En los dos últimos componentes, F y G es donde la presente
investigación hace énfasis, ya que ellos son los que están íntimamente
relacionados con los procesos típicos del desarrollo de un sistema de
37
información como lo son la entrada, el proceso y la salida de
información.
Estos componentes Interpretación y análisis y Aplicación también
pueden ser definidos como el sistema de procesamiento (Lira, 1995),
compuesto por el dispositivo para procesar cualitativa o
cuantitativamente los datos proporcionados por el sensor remoto acerca
del área de estudio, los cuales, analizados e interpretados por el hombre,
producen información valiosa en relación con el paisaje, la que es útil en
la toma eventual de decisiones sobre el medio ambiente.
2.2.2 Tipos de sistemas de Sensores Remotos.
Si el sensor remoto detecta la energía reflejada o emitida por los
fenómenos u objetos, los cuales a su vez fueron iluminados por la fuente
natural que es sol, se conoce como SENSOR PASIVO, es decir, que en
forma pasiva habrá necesidad de “esperar” a que las condiciones de
iluminación sean las adecuadas para efectuar la observación
correspondiente al objeto de estudio. Estos sensores son los que
mayormente se utilizan, por ejemplo: Landsat (Estados Unidos), Spot
(Francia), ERS-1 (Comunidad Europea). Un pequeño problema que
presentan estos sensores es que la nubosidad los afecta
considerablemente. Donde hay nubes difícilmente se puede obtener
información de la superficie terrestre.
Hay sensores que tienen que iluminar a los objetos mediante la
emisión de una propia energía, a ellos se les conoce como SENSOR
ACTIVO. Ellos envían oblicuamente sobre la superficie de la tierra un
38
haz de microondas, el cual no es afectado por las nubes, ellas son
“atravesadas” por el haz. Una vez reflejada por el terreno las
modificaciones sufridas por la onda son detectadas por una antena y
transformadas en señales eléctricas que luego son grabadas. Ejemplo de
estos sensores es el Radarsat (Canadá).
Los sensores remotos se encuentran instalados en satélites
artificiales que orbitan a la Tierra (ver Figura 4), los cuales, por medio de
celdas solares, sistemas de control y telecomunicación automatizados,
proporcionan la posibilidad de una cobertura regular y repetitiva de la
superficie terrestre.
Figura 4. Satélite y orbitas. Fuente: Curso CPDI (2002)
Los S.R. miden de la superficie de la Tierra (ver Figura 5) el Color,
la Temperatura, la Pendiente, la Altura y la Rigurosidad, y sus
limitaciones están asociadas con: penetración de las nubes (lo que esta
por debajo de ella no puede ser registrado), Precisión del sensor y ven
solo la superficie (las ondas no se propagan dentro del medio acuoso, la
penetración de la luz es limitada).
39
La resolución de los S.R. (ver Figura 6) es de las características que
hoy día tienen gran relevancia al momento de obtener datos de la
superficie terrestre, ya que ella es la habilidad de registrar información en
detalle, discriminándola. Yuras (1999) clasifica la resolución de los
sensores de la siguiente forma:
-Resolución espacial.
Este concepto designa al objeto más pequeño que puede ser
distinguido sobre una imagen. En un sistema. Se mide en unidades de
longitud sobre el terreno y depende de la apertura focal de la cámara
(resolución angular) y de su altura sobre la superficie.
Figura 5. Registro de la superficie terrestre. Fuente: Chuvieco, 1996
40
En los sensores ópticos electrónicos, se utiliza el concepto de IFOV
(Instantaneous Field Of View). El que se define cómo la sección angular,
medida en radianes, observada en un momento determinado. No
obstante, se suele utilizar la distancia sobre el terreno que corresponde a
ese ángulo. En resumen, corresponde al tamaño de la mínima unidad de
información incluida en la imagen, que se denomina píxel.
Figura 6. Ejemplo de resolución. Imagenes QuickBird. La de la izquierda tiene una
resolución de 2.9 metros y la de la derecha 0.8 metros. Fuente: Curso CPDI. (2002)
La resolución espacial de un sensor abarca un espectro que va desde
1x1 (pancromático) metro en el QuickBird, pasando los 10x10m. en el
SPOT-HRV, los 120x120m. del LANDSAT térmico, los 500 a 1100 m.
por lado del Nimbus-CZCS o NOAA-AVHRR a los satélites
meteorológicos de órbita geoestacionaria (Meteosat, GOES, GMS) con
IFOVs de 5 o más Km.
41
-Resolución espectral Indica el número y anchura de las bandas
espectrales que puede detectar un sensor. Un sensor será "mejor"
mientras más bandas proporcione y mientras más estrechas sean éstas
(ver figura 7).
-Resolución radiométrica
Hace mención a la sensibilidad del sensor, esto es, a la capacidad de
detectar variaciones en la radiancia espectral que recibe. El número
máximo de niveles digitales que puede detectar un sensor óptico-
electrónico es lo que recibe el nombre de resolución radiométrica. Los
primeros sensores ofrecían 64 o 128 niveles digitales, actualmente
ofrecen más de 1024.
Figura 7. Ejemplo de tres tipos de imágenes de satélite,
diferentes resoluciones y la misma área. Fuente: CPDI.
(2002)
42
-Resolución temporal
Se refiere a la frecuencia de cobertura que proporciona el sensor,
por ejemplo, a la periodicidad con que éste adquiere datos de la misma
porción de la superficie terrestre. El ciclo de cobertura es función de la
órbita del satélite (altura, velocidad, inclinación), así como del diseño del
sensor, principalmente al ángulo de observación y de abertura.
2.3 Proceso de Interpretación de Imágenes de Satélite
Para aprovechar las imágenes de satélite una vez que en tierra (ver
Figura 8) son recibidas, es necesario realizar previamente una técnica
denominada procesamiento digital de imágenes, y que consiste en las
“operaciones desarrolladas sobre un set de datos de imagen para
mejorarlas de alguna forma, para ayudar a su interpretación o para
extraer algún tipo de información útil de ella” (Yuras, 1999. p. 23).
Los datos satelitales, dependiendo de su tamaño pueden tener
diferentes formatos, CCT (Computer Compatible Tape), cintas de 8 o 4
mm (DAT), CDROM o descargarse por FTP (File Transfer Protocol, el
cual corre en protocolo TCP/IP). El medio a seleccionar dependerá del
tamaño del archivo usado y la frecuencia de acceso a dichos datos.
43
Para que los datos puedan ser manipulados en pantalla, el
computador asigna a cada valor entero (o rango de ellos) un color en
particular, de forma tal que pueda ser distinguido visualmente. Existen
diferentes métodos de codificar los datos en color:
Figura 8. Adquisición, procesamiento y análisis de Imágenes de Satélite. Fuente:
Curso CPDI. 2002
· Codificación (paleta) arcoiris: Cada valor digital es asignado a un
color diferente, arbitrariamente elegido. Por ejemplo 0 = rojo, 1 = azul,
... 255 = amarillo.
· Codificación (paleta) en escala de grises: A cada valor se le asigna
un nivel de gris, generalmente en un orden ascendente. Por ejemplo. 0 =
negro, 1 = gris oscuro, ...,254 = gris claro, 255 = blanco.
44
· Codificación (paleta) en escala de colores: A cada valor se le
asigna un solo nivel de color, generalmente en un orden ascendente. Por
ejemplo 0 = rojo oscuro, ..., 255 = rojo claro.
2.3.1 Procesamiento digital de imágenes.
La digitalización deja los datos con un formato adecuado para su
manipulación por parte del computador. Éstos pueden ser ahora
transformados en cualquier función matemática elegida. Cada sistema de
procesamiento de imágenes tiene su propio software asociado, cada uno
desarrollando una tarea diferente. La secuencia de tareas aplicadas a una
imagen se denomina procesamiento de imágenes, la cual puede variar
dependiendo de las metas que se tengan en vista.
A la imagen se le pueden aplicar diferentes procesos de
mejoramiento, ellos son: correcciones radiométricas; correcciones
geométricas; mejoramiento de la imagen en cuanto a los bordes de los
objetos, mejoramiento del contraste, mejoramiento del color, suavizado y
generación de máscaras.
Una vez realizado el procesamiento de la imagen satelital, se
procede a realizar los pasos que producen los datos / información que
luego utilizará el investigador en un área determinada.
2.3.2 Interpretación de imágenes satelitales.
Para realizar la interpretación de la imagen satelital, Chuvieco
(1996) señala la “necesidad de destacar dos factores fundamentales, el
45
primero son los objetivos del proyecto, y el segundo, los medios
disponible para su realización” (p. 147).
Los objetivos del proyecto orientan la mayor parte de las decisiones
consiguientes, como son las relativas al tipo de información necesaria, a
su precisión, escala y nivel de desagregación. Y los medios disponibles
implican un equilibrio entre lo deseable y lo posible, restringiendo al
método más idóneo para abordar los objetivos propuestos, ya sea
imágenes disponibles para el análisis, ya a los medios para su
interpretación (ver Figura 9).
Los tipos de interpretación están asociados a los productos
generados por ella:
Figura 9. La interpretación de imágenes satelitales implica tomar una
serie de decisiones que optimicen alcanzar los objetivos perseguidos
en función de los medios disponibles.
Fuente: Chuvieco (1996)
46
-Cartografía temática, mapas que muestran uno o más características
de la superficie terrestre, por ejemplo, Tipo de islas que se encuentran en
un río determinado.
-Imágenes de satélite como una matriz de medidas sobre el terreno, es
decir, la exploración que realizan los equipos sensores se concibe como
un procedimiento para muestrear (a intervalos regulares, marcados por la
resolución espacial del sensor) una determinada variable de interés
ambiental.
-Determinación de cambios, ella permite el seguimiento de
fenómenos dinámicos, gracias a la cobertura cíclica que proporcionan.
Hoy es posible programar la toma y generar una imagen en una
determinada fecha a futuro.
-Imágenes que forman un mosaico donde se miden las relaciones
espaciales entre los objetos.
El proceso de interpretación de imágenes satelitales debe cumplir
con un grupo de fases, según Chuvieco (1996) son:
-Definición de la escala y leyenda de trabajo. La escala de trabajo
condiciona la unidad más pequeña de información que se debe incluir en
el mapa, que se denomina unidad mínima cartografiable. En cuanto a la
leyenda describe cada uno de los elementos interpretados en la imagen.
-Selección del material de trabajo. Implica escoger el tipo de sensor
(de alta o baja resolución); fecha de adquisición; soporte de las imágenes
(cintas magnéticas, CD-ROM, etc.).
-Selección del método de análisis. Las imágenes pueden
interpretarse digital o visualmente y para seleccionar uno u otro es
necesario tomar en cuenta: los medios económicos y humanos
47
disponibles; rapidez y precisión exigida; tipo y continuidad de las tareas;
homogeneidad de la superficie analizada.
Hasta el presente se ha señalado que la interpretación digital es más
costosa, no obstante, con la rápida evolución del hardware necesario y el
descenso de los precios, esto ha repercutido en un mayor uso de la
interpretación digital, no obstante, la alta especialización que deben tener
las personas que realicen esta actividad.
-Reconocimiento y verificación de campo. Son necesarios para
corroborar los resultados u obtener información adicional del área en
estudio.
Los métodos digitales básicos que hay que tomar en cuenta para
extraer datos e información de las imágenes de satélite son los siguientes
(Alzate, 2001):
-Clasificación supervisada: Se provee una descripción estadística de
la manera en la cual las coberturas de uso esperadas deberían aparecer en
la imagen y después de un procedimiento denominado clasificador, es
usado para evaluar la probabilidad de que cada píxel pertenezca a una de
esas clases.
-Clasificación no supervisada: Es usado un clasificador para
descubrir los patrones de reflectancia (porcentaje de radiación incidente
que es reflejada por una superficie bidimensional) comúnmente ocurridos
y patrones distintos de reflectancia de la imagen, basado en que ellos
representan las principales clases de cobertura y de uso. El analista
entonces determina la identificación de cada clase por una combinación
de experiencia y trabajo de campo.
48
Los dos métodos supervisado y no supervisado cuentan con ventajas
y desventajas. El primero resulta muchas veces subjetivo, pues el analista
establece a priori unas categorías sin valorar las características
espectrales de la imagen. El segundo no garantiza que las clases
deducidas tengan significado para el usuario del producto, además de ser
de difícil verificación. Es por ello se que recomienda realizar
procedimientos donde se mezclen lo mejor de ambos métodos para
obtener resultados acorde con lo esperado por los usuarios.
2.3.3 Hardware y Software necesario para el uso de imágenes de
satélite.
El analista de imágenes de satélite puede realizar sus operaciones
empleando una variada gama de plataformas computacionales. La
diferencia principal esta asociada con la cantidad de instrucciones por
segundo que ellas puedan ejecutar (Alzate, 2001):
-Super Computadoras: Son las que tienen una unidad de
procesamiento centra mayor de 32 bits. La ventaja es su alta velocidad de
desempeño en el procesamiento de rutinas.
-Estaciones de Trabajo: Tienen CPU de 32 bits (aunque también las
hay de 64) son relativamente más baratas y generalmente tienen un
monitor a color de alta resolución. Trabajan independientemente usando
su propio sistema operativo y software de procesamiento digital, a su vez
puede estar en red con otras estaciones de trabajo o a un servidor que
contenga el software requerido.
49
-Computadores Personales: Son sistema de 16 a 32 bits. Con el
software apropiado, puede realizar un procesamiento de imágenes
digitales relativamente sofisticado. En la actualidad, Intel con la serie
Pentium, ha desarrollado procesadores cada vez más potentes, lo que ha
permitido un mejor rendimiento de estos equipos en el área de imágenes
de satélite.
El software comercial debe permitir realizar: funciones de
preprocesamiento (correcciones radiométricas y geométricas); de
despliegue y realce; extracción de información; composición
cartográfica; desarrollo de sistemas de información basados en imágenes.
Ejemplo de software comerciales: ERDAS; ER MAPER; GRASS;
IDRISI; PCI.
2.4 Geomorfología de los canales de navegación y su importancia
en la interpretación de las imágenes de satélite.
Para conocer acerca de las formas de la superficie terrestre es
necesario definir brevemente lo que se conoce como Geomorfología.
Según de Pedraza (1996):
La geomorfología es la ciencia que estudia la parte abiótica de
la Tierra y deduce las configuraciones presentes en su
superficie a lo largo del tiempo, usando un método histórico –
natural. El objeto de dedicación es la capa más externa de la
geosfera, que debe entenderse como un medio o subsistema
que interacciona con los restantes presentes en la Tierra: lo
biótico, líquido, gaseoso y antrópico, constituyen agentes que
toman parte en la morfogénesis. Su pretensión general es
analizar las formas del terreno. (p. 35).
50
Los canales de navegación, sean naturales o artificiales se
encuentran en formas naturales expresadas principalmente en ríos, lagos
y océanos. En Venezuela estos canales están ubicados en el Lago de
Maracaibo y en el Río Orinoco, y se encuentra en desarrollo el Canal de
Navegación del Río Apure. Estos canales permiten la comunicación de
los puertos venezolanos con el exterior. Por ellos transitan buques de
grandes calados, transportando materias primas y derivados.
En esos canales las formas del terreno se manifiestan
fundamentalmente en islas, bancos de arena, líneas de costa, áreas
inundables, sedimentos, aforos o caudal, meandros, crecidas (caudales en
aumento) y estiajes (caudales anormalmente bajos), erosión.
Para comprender los procesos geomorfológicos en los canales de
navegación es necesario explicar brevemente las formas fluviales
elementales:
-Cauces o canales: son hendiduras o concavidades lineales en el
terreno, con perfil transversal en “u” o “v”, más o menos amplias y
profundas, encajadas en una llanura u otra concavidad mayor; en su
fondo aparece el conducto que alberga las aguas.
-Islas: masa de tierra rodeada completamente de agua.
-Isletas: corresponden a terrenos que sobresalen ligeramente de las
aguas, quedando entre canales fluviales que disfluyen aguas arriba y
confluyen aguas abajo. Son inundables con crecidas pero no
frecuentemente.
-Barras emergentes (bancos de arena): son acumulaciones detríticas
de aluviones no estabilizados que separan láminas de agua, y están
51
próximas a la superficie y llegan a emerger en períodos de aguas bajas.
Por evolución natural a modificarse o a desaparecer con cualquier
crecida.
-Meandros: curva completa sobre el canal compuesta por dos arcos
sucesivos.
-Línea de costa: en los ríos, está referido a la línea que divide al
canal de crecida o aguas altas estables con la llanura inundable. Variará
en función del período de precipitaciones (aguas altas, aguas bajas). En
sistemas de lagos y océanos está referido al área que divide la zona de
tierra con el cuerpo de agua.
Todas estas formas fluviales (ver Figura 10) afectan de alguna
manera la administración de los canales de navegación, ya que ellas en
algún momento se pueden volver obstáculo para el tránsito de las
embarcaciones que utilizan dichos canales. Pueden afectar directamente
el ancho del canal, la profundidad, la geometría, el propio transito de
buques debido a la presencia de material en suspensión, entre otras
características del canal.
52
Figura 10. Algunas de las formas del terreno asociadas a los canales de navegación.
Imagen Landsat TM, año 2001. Fuente: Instituto Nacional de Canalizaciones
2.5.1 Importancia de la Interpretación de las Imágenes de Satélite.
Para una imagen de satélite que cubra los canales de navegación, es
importante la extracción de la información relacionada con los proyectos
y programas que tenga la organización que administre dichos canales,
como en el caso venezolano, el Instituto Nacional de Canalizaciones. El
trabajo realizado sobre y en la imagen le puede permitir a los
investigadores conocer fenómenos a diferentes escalas, como la regional
y local. Asimismo, describir con un alto grado de precisión las diferentes
formas del terrenos que afectan de alguna manera a los canales.
BANCO DE ARENA
LÍNEA DE COSTA
ISLA
ÁREA DE CANAL
2.1 Río
Apur
e
3 Río Orinoco
53
Es por ello que se debe conocer la evolución de las formas de
terreno asociadas con los canales de navegación, ya que su conocimiento
permitirá tomar acciones respecto a la minimización de sus efectos al
canal y poder asegurar que se mantenga con sus características originales.
Las metodologías propuestas por los diferentes autores que han
estudiado esta tecnología, pueden ser aplicadas en los canales de
navegación en Venezuela, ya que se complementaría los estudios
geomorfológicos, como cambio de la línea de costa, modificaciones de
islas y bancos de arena, a un costo mucho menor a los que actualmente se
incurren, ya que el INC posee elementos de tecnología de información
que pueden ser aprovechados (Hardware, Software y personal
capacitado).
Detallando lo relevante del uso de la tecnología de interpretación de
imágenes, a las imágenes de satélite que cubren los canales de
navegación se les puede aplicar los dos tipos de métodos de
interpretación, tanto la Visual como la Digital.
En relación con la interpretación visual, se pueden identificar, en
una imagen desplegada en un monitor de alta resolución, todas las formas
de terreno que están asociadas a los canales de navegación, utilizando
para ello los criterios de interpretación visual que son el tono, el tamaño,
patrón, el contorno y la textura.
-El tono está relacionado al brillo relativo que presentan las formas
del terreno, y generalmente es el principal elemento de diferenciación
entre las formas. Hace referencia a la intensidad de energía recibida por
el sensor para una determinada banda del espectro. Equivale al color que
aprecian los ojos humanos. Por ejemplo, se puede detectar fácilmente
54
áreas inundables y zonas de depósito de sedimentos, tomando en cuenta
su tono.
-El tamaño es una característica relativa al objeto y dependiente de
la escala, que permite la comparación de una forma con respecto a su
entorno, por ejemplo, el tamaño de una isla respecto al canal de
navegación.
-El patrón se refiere a la configuración espacial de las formas
distinguibles en la imagen. Por ejemplo el tipo de meandro que se detecta
en una imagen del río Apure, el cual mantiene un patrón similar a lo
largo de su recorrido.
-El contorno, facilita el reconocimiento de algunos rasgos
característicos de cada forma de terreno, por ejemplo determinar la
diferencia de un canal natural y uno desarrollado por el hombre, el
segundo posee líneas casi siempre rectas, lo contrario en los canales
naturales.
-La textura, se refiere a la aparente rugosidad o suavidad de una
región de la imagen, ella se genera de la relación entre el tamaño de la
forma del terreno y la resolución del sensor. A mayor resolución, mejor
será la identificación de la textura del objeto.
Con respecto a la interpretación digital, con el software apropiado, a
cada imagen de satélite que cubra a los canales de navegación, se les
puede aplicar una serie de algoritmos de reconocimiento de tonos en
formato digital. La interpretación automatizada puede generar una
clasificación de la imagen (supervisada y no supervisada).
Se puede tener un rápido despliegue y manipulación para producir
resultados asociados a proyectos de los canales de navegación. También
55
la posibilidad de aplicar filtros que optimicen la visualización y la
interpretación. Se conocería el contraste y brillos aplicando histogramas
simultáneamente. Se cuenta con herramientas de corrección de la
imagen; categorización multiespectral; capacidad de crear mosaicos
necesarios para conocer la totalidad del canal de navegación.
Todas estas capacidades están relacionadas con la importancia que
se tiene de mostrar resultados, por lo que se cuenta con interfaces que
permiten la comunicación de estos procedimientos y equipos avanzados
de despliegue de información, tales como monitores de alta resolución y
plotters (impresoras de carro ancho) de alto desempeño.
Lo anteriormente descrito está estrechamente relacionado con costos
de operación. El conocimiento de un área de la superficie terrestre, sin
necesidad de desplazar recursos humanos y materiales, siempre será
menor sus costos.
2.5 Aplicaciones de la tecnología de interpretación de imágenes de
satélite en estudios asociados con los cambios en la superficie
terrestre.
Esta tecnología es aplicada en una gran variedad de disciplinas que
se encargan de estudiar los cambios en la superficie de la tierra, tales
como geografía, ecología, geología, geodesia, geomorfología, urbanismo,
entre otras. A continuación se citaran brevemente algunas áreas donde se
han empleado técnicas de interpretación de imágenes para conocer los
cambios de los elementos del terreno:
56
-Cartografía Geomorfológica y Geológica, La introducción de los
sensores remotos tuvieron gran significación en el desarrollo de la
investigación geológica y geomorfológica, a partir de imágenes
espaciales, se pueden detectar rasgos geológicos de gran radio de
cobertura, tales como yacimientos minerales, estudio de erupciones
volcánicas, dinámica fluvial, estudios de costas, etc. El poder analítico
que provee la discriminación multiespectral, la observación
multitemporal (ver Figura 11) y la cobertura territorial, se potencian con
el tratamiento estadístico de precisión y el tipo de análisis numérico al
que se accede en el tratamiento digital interactivo. Estas son facetas que
ningún otro recurso puede ofrecer, por lo que se trata de aportes
originales que pueden derivar en nuevas contribuciones y
descubrimientos, y reforzar conocimientos ya adquiridos.
Figura 11. En el rectángulo se puede apreciar los cambios ocurridos durante un periodo de
tiempo. La imagen de la derecha tiene año de toma 1990 y la de la izquierda 2000. Fuente:
Instituto Nacional de Canalizaciones
Los sensores satelitales reciben la información en longitudes de
onda diferentes a la de la visión humana, lo cual posibilita acceder a
datos nuevos, antes imperceptibles, y distinguir así nuevas características
Golfo de Venezuela Golfo de Venezuela
Bahía El Tablazo
Bahía El Tablazo
57
en los elementos y las unidades del terreno. La multitemporalidad ofrece
posibilidades analíticas de aquellos factores y elementos cuyas
características varían con la hora, la época y el clima.
La introducción de los datos gráficos de las imágenes al ámbito del
tratamiento digital permite su manejo en el campo de las matemáticas,
apartándose definitivamente de la valoración subjetiva, propia del
análisis visual clásico.
La extensión de los fenómenos que se verifican requiere de una
amplia cobertura que no puede efectuarse sin un medio que permita el
manejo eficiente de volúmenes importantes de datos, a un ritmo
aceptable. La detección y estudio de los diseños cromáticos y tonales con
significado geológico y geomorfológico y estructural, surgidos del
análisis multiespectral, en nuevos ámbitos del espectro electromagnético
y en escalas diferentes, origina datos e información que dan lugar al
planteo de nuevas preguntas, verdaderos puntos de partida para ampliar
el conocimiento científico.
-Cobertura del suelo (o de la tierra), este término engloba un amplio
rango de aplicaciones, en otras palabras se entiende por cobertura del
suelo al tipo de ocupación existente en él, ya sea ésta vegetación natural,
cultivos agrícolas o espacios urbanos-industriales. Los datos
interpretados son básicos para la planificación del territorio, ya que es
preciso conocer la dedicación actual para que se proponga cualquier
mejora. En la actualidad, las técnicas de Percepción Remota han
comprobado su eficacia como herramienta en la valoración de los
Recursos Naturales. Desde 1972, con el lanzamiento del primer satélite
de la serie LANDSAT, hasta la actualidad, con imágenes del satélite
58
IKONOS 2, el conocimiento e interpretación de los fenómenos sobre la
superficie terrestre ha permitido organizar y administrar las distintas
actividades que se desarrollan en la Tierra. El conocimiento del uso y
cobertura de la tierra, es uno de los primeros planos de información que
conforman un sistema de información geográfica, ya que responden a las
clásicas preguntas de qué, cuánto y dónde se localizan los recursos
naturales y realizados por el hombre en una determinada área de estudio.
-Morfología urbana, teniendo en cuenta la gran complejidad
espacial del fenómeno urbano, en donde conviven actividades muy
variadas sobre un reducido espacio, la aplicación de imágenes de satélite
de alta resolución apoya grandemente a esta actividad, ya que permite la
apreciación de detalles y generalidades del espacio en cuestión.
Otras áreas donde se aplica el uso de imágenes de satélite son:
-Catastro rural y urbano: conocimiento de las parcelas y sus
características.
-Actualización cartográfica: Mapas y planos que se realizaron en
determinada fecha y que por necesidades de los investigadores u
organizaciones requieren actualizarse.
-Estudios de vegetación: las propiedades de los sensores remotos
permiten la realización de estudios de vegetación donde se puede
profundizar en sus características propias y asociadas en función de las
relaciones con su entorno.
-Manejo forestal: Conocimiento de la extensión y estado de la zona
boscosa, su grado de intervención por parte del hombre son algunas de
las características que pueden ser detectados y medidos por el sensor
remoto y reflejado en la imagen.
59
-Climatología / meteorología: Actualmente se cuenta con
sofisticados satélites que registran los cambios que sufre la atmósfera de
la Tierra y pueden ser interpretados con el procesamiento de las imágenes
que proporcionan.
60
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
La metodología de la investigación debe incluir el tipo de
investigación, sus técnicas y procedimientos que han de utilizarse a lo
largo del trabajo. Es por ello que se hace necesario la definición del
término metodología, como bien lo señala Tamayo y Tamayo (1999):
“tratado del método, ciencia del método. Investigación sistemática y
formulación de métodos que deben usarse en la investigación científica”
(p. 217).
En la definición anterior se puede notar que la palabra método esta
relacionada con metodología y el mismo Tamayo y Tamayo (1999)
conceptualiza la palabra método: “manera determinada de
procedimientos para ordenar la actividad a fin de lograr un objetivo”
(ibídem). Toda investigación que pretenda alcanzar objetivos necesita
contar con un marco metodológico que incluya la sistematización de
actividades y la secuencialidad de los procedimientos para poder concluir
el trabajo.
Gregorio Fingerman, citado por Alfonzo (1999) conceptualiza al
método como “la serie ordenada de procedimientos de que se hace uso en
la investigación científica para obtener la extensión de nuestros
conocimientos” (p. 25). Pero Alfonzo hace una advertencia que ha de
tomarse en cuenta:
61
(...) también es cierto que no existen reglas rígidas para el
descubrimiento sino que las operaciones realizadas por el
investigador dependerán entre otras cosas, de la naturaleza del
problema investigado, del conocimiento existente respecto a
dicho problema y de la capacidad creadora del investigador (ob.
Cit. p 26)
Importante resaltar es lo que señala Sabino (1994): “... sobre
metodología es usual hacer mención al diseño concreto que se ha
elaborado y la justificación del mismo; a las técnicas de recolección de
datos empleadas, a los instrumentos utilizados y a las formas en que se ha
procedido...” (p. 46)
Al respecto la Universidad Santa María (2001) señala que
“corresponde en el Marco Metodológico detallar minuciosamente cada
uno de los aspectos relacionados con la metodología que se ha
seleccionado para desarrollar la investigación” (p. 40). Para alcanzar este
detalle es necesario describir el Tipo y Diseño de la Investigación y el
Procedimiento, elementos que se detallaran a continuación.
3.1 Tipo y Diseño de la Investigación.
Los tipos de investigación, según Alvarez (s/f) se clasifican en
investigaciones puras e investigaciones aplicadas, las primeras buscan
incrementar los conocimientos teóricos para el progreso de determinada
ciencia, y las segundas dependen de los descubrimientos y avances de la
investigación básica y se enriquece con ellos, busca mejorar y resolver
problemas.
62
Asimismo, dentro de esa clasificación general de Alvarez, se
encuentra una gran cantidad de tipos de investigación, tales como
Documental, de Campo, Proyecto Factible, Proyecto Especial, etc. La
presente investigación denominada Importancia del Uso Imágenes de
Satélite para la Evaluación Geomorfológica de los Canales de
Navegación en Venezuela, se puede enmarcar en la clasificación de
investigaciones aplicadas y su tipo es documental, esto último porque
cumple con lo señalado por la Universidad Santa María (2001): “La
Investigación Documental se ocupa del estudio de problemas planteados
a nivel teórico, la información requerida para abordarlos se encuentra
básicamente en materiales impresos, audiovisuales y/o electrónicos” (p.
41), en otras palabras, es la que está basada en la obtención y análisis de
datos e información extraídos de materiales impresos u otros
documentos.
Pero también se puede ampliar el concepto tal como lo plantea la
Universidad Pedagógica Experimental Libertador (1998):
Se entiende por Investigación Documental, el estudio de
problemas con el propósito de ampliar y profundizar el
conocimiento de su naturaleza, con apoyo, principalmente, en
trabajos previos, información y datos divulgados por medios
impresos, audiovisuales o eléctricos. La originalidad del estudio
se refleja en el enfoque, criterios, conceptualizaciones,
reflexiones, conclusiones, recomendaciones y en general, el
pensamiento del autor (p. 6).
Las investigaciones documentales tienen su apoyo en los distintos
tipos de notas de contenido: información general, resumen, paráfrasis,
63
comentario o confrontación directa, entrevista personal, mixta y cruzada
así como en las técnicas de cita al pie de página y en la bibliografía final
del trabajo de investigación (Bavaresco, 1997. p 99). Muchas de estas
notas de contenido fueron empleadas en la presente investigación.
El nivel de investigación del trabajo desarrollado en relación con las
imágenes de satélite, la geomorfología y los canales de navegación, esta
enmarcado dentro de los estudios descriptivos, ya que “se ocupa de la
descripción de las características que identifican los diferentes elementos
y componentes y su interrelación (...) y cuyo propósito es la delimitación
de los hechos que conforman el problema de investigación” (Méndez,
1995. p. 125).
Es así, que con la presente investigación se ha pretendido identificar
características de un área específica del conocimiento, señalar formas de
conducta y actitudes del universo investigado, establecer
comportamientos concretos y descubrir y comprobar la asociación entre
variables de investigación... (ob. cit, p.126).
El área específica del conocimiento está reflejada en los sensores
remotos y su relación con la tecnología de la Información, ya que se trata
de obtener información relevante de la superficie terrestre, partiendo de
imágenes de satélite. En cuanto a actitudes, ellas están representadas en
las diferentes aplicaciones que tiene esta tecnología en los diferentes
campo ambientales y en especial en el referido a los canales de
navegación en Venezuela.
Con respecto al Diseño de la Investigación, en el presente trabajo se
consideró que fuese Bibliográfico, no obstante, es relevante colocar lo
que Hernández y Otros (1998) consideran dentro del marco
64
Metodológico como diseño: “el diseño señala al investigador lo que debe
hacer para alcanzar sus objetivos de estudio, contestar las interrogantes
que se ha planteado y analizar la certeza de las hipótesis formuladas en
un contexto particular” (p. 106).
En relación con la investigación bibliográfica Alfonzo (1999) señala
lo siguiente:
(...) la investigación bibliográfica constituye un proceso
metódico a través del cual el investigador partiendo de un
problema significativo y claramente formulado, con o sin
específicas hipótesis iniciales, dirige su atención hacia la
planificación de una estrategia que le permita recolectar los
datos que confirmen o rechacen las conjeturas planteadas, si las
hubiere, o que, en definitiva, resuelvan la interrogante
formulada o cubran un claro del conocimiento.(p.34).
Del concepto anterior se desprende la necesidad de la investigación
de realizar la planificación de acciones que permiten la obtención de
datos que apoyan a los objetivos planteados inicialmente. Por ello, y
respetando una secuencialidad, se realizaron la exploración, revisión,
clasificación y análisis del material bibliográfico.
Todo este material está relacionado con la tecnología de
interpretación de imágenes de satélite, así como también con la
geomorfología y los canales de navegación. Haciendo énfasis en aquellos
libros, revistas y demás documentos que tienen por tema los sensores
remotos, metodologías y aplicaciones.
65
3.2 Procedimiento.
Con respecto al Procedimiento, la Universidad Santa María (2001)
señala que: “En este punto se deben describir brevemente las etapas y/o
fases que se cumplieron para la realización de la investigación e
identificar y definir los métodos y técnicas aplicadas” (p. 45). En este
sentido, a continuación se especifican las etapas cubiertas:
-Visitas a bibliotecas universitarias y a centros de documentación.
También se realizaron entrevistas con expertos en el área de sensores
remotos, geomorfología y canales de navegación.
-Indagación de los antecedentes. Realizando consultas y lecturas
exploratorias se lograron conocer y recoger los antecedentes o estudios
similares al que se realizaría. El uso de Internet, en esta etapa fue
determinante, ya que por ser el tema altamente especializado, en la
mayoría de las bibliotecas públicas no se consigue con facilidad algo
relacionado a los sensores remotos, problema que se solventó con el uso
de la “Autopista de la Información”.
-Revisión y clasificación fuentes primarias y secundarias. Las
fuentes primarias, según Alfonzo (1999) “la fuente primaria es el
documento escrito que ofrece información original, es decir, sin
elaboración de ninguna clase” (p. 52). Y según el mismo autor, “las
fuentes secundarias son aquellos documentos escritos que proporcionan
información que ha sufrido un proceso de elaboración por parte de otra
(s) persona (s) distinta (s) de aquella que escribió el documento original”
(ibidem).
66
Para esta actividad se requirió del uso de fichas bibliográficas, “que
tienen la finalidad de identificar de manera precisa las obras utilizadas
en la investigación y facilitar consultas subsecuentes a otros estudiosos”
Galindo, Galindo y Torres (1997. p. 203). Se registraron el nombre
completo del autor, titulo de la obra, editorial, año de publicación. Así
mismo se utilizaron las fichas de trabajo, fundamentalmente la ficha
textual, ella “registra las palabras del autor” (ob. cit, p. 272).
-Para extraer la información de los documentos, se realizaron
lecturas evaluativas y su significado según Alfonzo (1999), citando a
Víctor Morles: es “la lectura completa y lenta, realizada con sentido
crítico” (p. 114). Por supuesto que estas lecturas fueron consecuencia de
las lecturas exploratorias que sirvieron para tener un reconocimiento de
las obras existentes relacionadas con el problema en estudio. Asimismo
Alfonzo señala: “(...) se puede decir que la lectura que se realiza para la
recolección de los datos tiene un carácter sumamente complejo, ya que la
misma constituye el nivel mas difícil que puede alcanzarse en la
actividad de leer” (p.115).
-En cuanto al método empleado en la investigación fue el deductivo,
ya que cumple con lo que señala Méndez (1995) al respecto: “que a partir
de situaciones generales se lleguen a identificar explicaciones
particulares contenidas explícitamente en la situación general” (p. 135).
El método deductivo permitió que de casos generales como el empleo de
los sensores remotos en el mundo, se pudiese explicar situaciones
particulares, como la utilización de imágenes de satélite en los canales de
navegación en Venezuela.
67
Concluyendo, el Marco Metodológico, descrito por el tipo y diseño
de la investigación y el procedimiento, fue el que permitió al investigador
del presente trabajo llevar la secuencia lógica y el empleo de los métodos
que facilitaron el cumplimiento de los objetivos planteados al inicio de la
investigación.
68
CAPÍTULO IV
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1 Conclusiones.
Venezuela posee canales de navegación que permiten el tránsito de
buques de gran calado, y que comunican a los puertos con el exterior.
Estos canales presentan características geomorfológicas particulares, que
deben ser constantemente monitoreadas. Esta actividad la realiza el
Instituto Nacional de Canalizaciones, ente gubernamental que tiene como
función principal el administrar y mantener los canales de navegación,
principalmente el Canal de Navegación del Lago de Maracaibo y el
Canal de Navegación del Río Orinoco.
Estos canales presentan formas de terreno particulares, que al
evolucionar en el tiempo pueden causar efectos negativos al tránsito de
buques, es por ello que se realizan actividades en campo, es decir,
directamente en el terreno, que necesariamente necesitan desplazar a
personal y equipos, trayendo como consecuencia incurrir en costos cada
vez más elevados y el tiempo de recolección y procesamiento de
información afecta a la preparación de los informes y preparación de
mapas asociados.
Es por ello que se ha planteado la búsqueda de tecnologías
alternativas que apoyen las actividades de estudios de la geomorfología
de los canales de navegación, con el fin de abaratar costos y reducir el
69
tiempo de respuesta del procesamiento de los datos. Para ello se realizó la
revisión en bibliotecas, de aquellos trabajos de investigación, como tesis
de grado, que tuviesen relación con el uso de imágenes de satélite. Donde
se encontró la diversidad de aplicaciones en la áreas asociadas con los
cambios de la superficie terrestre y en especial con la geomorfología.
Las definiciones de aquellos términos asociados con imágenes de
satélite y geomorfología, permitieron el conocimiento y clarificación del
área donde está enmarcada la presente investigación, en especial los
sensores remotos, la tecnología satelital y los cambios en la superficie
terrestre.
Para conocer el cómo se hacen las cosas, se consideró necesario
explicar el proceso de interpretación de imágenes, desde su captura por
parte del satélite, el preprocesamiento que permite que la imagen sea
utilizada por el computador, su interpretación, fase que permite la
obtención de la información de la imagen y que es la fuente para la
creación de aplicaciones específicas, como en nuestro caso estudios
geomorfológicos partiendo de imágenes de satélite. Asimismo se debió
describir el hardware y software necesario para realizar el proceso de
interpretación de imágenes y las áreas del conocimiento donde se utilizan
estas tecnologías con el fin de crear aplicaciones.
Las fuentes de datos consultadas evidenciaron que al momento de
abordar una investigación donde el uso de imágenes de satélite sea
primordial, es necesario contar con una metodología que permita trabajar
en una forma sistematizada y se alcancen productos de calidad. También
se logró demostrar bibliográficamente, que el proceso realizado sobre y
en la imagen le puede permitir a los investigadores conocer fenómenos a
70
diferentes escalas, como la nacional, regional y local. También las
revisiones multitemporales permiten conocer con suficiente exactitud, los
cambios ocurridos en las unidades terrestres. Por tanto, la tecnología
facilita la descripción, con un alto grado de precisión, de las diferentes
formas del terreno que afectan de alguna manera a los canales de
navegación y cualquier otra área que sea necesario estudiar aplicando la
tecnología de interpretación de imágenes.
La aplicación del sistema de sensores remotos tienen ventajas que
deben ser aprovechadas por aquellas instituciones que deban conocer los
cambios de la superficie terrestre, la cobertura global y periódica de la
superficie terrestre, es decir de un mismo lugar se pueden obtener
diferentes imágenes en diferentes fechas. También la obtención de
información sobre regiones no visibles del espectro. Todo ello presentado
en formato digital, lo que facilita la utilización del computador.
El uso de imágenes de satélite en organizaciones que deben realizar
trabajos de campo para conocer los cambios que ocurren en zonas
determinadas, como canales de navegación, podrían reducir sus costos de
operación, ya que no se está en contacto con dicha zona y por tanto se
abarataría el costo de obtención de información. Aunque hay que advertir
que esto ocurriría siempre y cuando se disponga de la plataforma
computacional necesaria y de personal calificado.
71
4.2 Recomendaciones
Organizaciones que tienen a su cargo el conocimiento de los
cambios en la superficie terrestre y que dichos cambios puedan afectar
sus operaciones, como es el caso del Instituto de Nacional de
Canalizaciones, deben realizar una evaluación de la tecnología de
interpretación de imágenes de satélite, a fin de poder adaptarla a sus
requerimientos.
Previo a esta acción se hace necesaria la realización de un inventario
del hardware y software existente en el mercado y que pueda ser
incorporado a los estudios asociados con la aplicación de la tecnología de
interpretación de imágenes. Complementario a esta acción se debe
conocer la plataforma actual que posee la organización, ya que esa
actividad permitirá aclarar cuáles equipos pueden ser aprovechados en el
uso de imágenes de satélite.
Conocer en profundidad las experiencias de otras organizaciones
gubernamentales y privadas que han realizado proyectos exitosos con el
uso de imágenes de satélite.
Realizar políticas asociadas con el entrenamiento del personal.
Iniciando con la asistencia a seminarios, convocatoria a charlas con
expertos y preparación de un plan de entrenamiento a personal operativo
tanto del área geográfica como del área de sistemas.
Desarrollar un proyecto piloto que permita demostrar las bondades
de la tecnología, principalmente lo referente a captura e incorporación de
imágenes de satélite, procesamiento y presentación de resultados, y
72
lograr la relación con los sistemas de información geográfica, para
permitir una mayor explotación de la tecnología.
73
BIBLIOGRAFÍA
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Importancia de imágenes satelitales para evaluar canales de navegación

  • 1. UNIVERSIDAD SANTA MARÍA DECANATO DE POSTGRADO Y EXTENSIÓN DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN ESPECIALIZACIÓN EN GERENCIA EN TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN IMPORTANCIA DEL USO IMÁGENES DE SATÉLITE PARA LA EVALUACION GEOMORFOLOGICA DE LAS ISLAS, BANCOS DE ARENA Y LINEAS DE COSTA DE LOS CANALES DE NAVEGACIÓN EN VENEZUELA. Autor: Roberto A. Peralta Rondon C.I.: 5.521.186 Tutor: Flor Rincón Caracas, febrero, 2003
  • 2. UNIVERSIDAD SANTA MARÍA DECANATO DE POSTGRADO Y EXTENSIÓN DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN ESPECIALIZACIÓN EN GERENCIA EN TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN IMPORTANCIA DEL USO IMÁGENES DE SATÉLITE PARA LA EVALUACION GEOMORFOLOGICA DE LAS ISLAS, BANCOS DE ARENA Y LINEAS DE COSTA DE LOS CANALES DE NAVEGACIÓN EN VENEZUELA. Trabajo Especial de Grado presentado como requisito para optar al Grado de Especialista en Gerencia en Tecnología de la Información Autor: Roberto A. Peralta Rondon C.I.: 5.521.186 Tutor: Flor Rincón Caracas, febrero, 2003
  • 4. 5 RECONOCIMIENTO Deseo agradecer a mis amigos, compañeros de trabajo y familiares el apoyo incondicional que me prestaron durante la realización de esta investigación. También deseo agradecer al Instituto Nacional de Canalizaciones, por haberme dado la oportunidad de realizar esta Especialización. Al cuerpo profesoral de la Especialización en Gerencia en Tecnología de la Información. A la Prof. Flor Rincón por haberme apoyado en la culminación del presente trabajo.
  • 5. 6 INDICE GENERAL DEDICATORIA RECONOCIMIENTO LISTA DE CUADROS LISTA DE FIGURAS RESUMEN 2.1 INTRODUCCIÓN 2.2 CAPÍTULOS 2.2.1 I EL PROBLEMA 1.1 Contextualización y Delimitación del Problema 1.2 Interrogantes de la Investigación 1.3 Objetivos de la Investigación 1.3.1 Objetivo General 1.3.2 Objetivos Específicos 1.4 Justificación 1.5 Sistema de Variables 1.5.1 Definición Conceptual 1.5.2 Definición Operacional 2.3II MARCO TEORICO 2.1 Antecedentes Relacionados con la Investigación 2.2 Conceptualización de la Imágenes de Satélite 2.2.1 Sensores Remotos 2.2.2 Tipos de Sistemas de Sensores Remotos 2.3 Proceso de Interpretación de Imágenes de Satélite
  • 6. 7 2.3.1 Procesamiento Digital de Imágenes 2.3.2 Interpretación de Imágenes de Satélite 2.3.3 Hardware y Software necesario para el Uso de Imágenes de Satélite 2.4 Geomorfología de los Canales de Navegación y su Importancia en la Interpretación de la Imágenes de Satélite 2.4.1 Importancia de la Interpretación de las Imágenes de Satélite 2.5 Aplicaciones de la Tecnología de Interpretación de Imágenes de Satélite en estudios asociados con los cambios en la superficie terrestre. 2.4III MARCO METODOLOGICO 3.1 Tipo y Diseño de la Investigación 3.2 Procedimiento 2.5IV CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 4.1 Conclusiones 4.2 Recomendaciones BIBLIOGRAFÍA ANEXOS
  • 7. 8 LISTA DE CUADROS CUADRO 1 Identificación y Definición de Variables 2 Operacionalización de las Variables 3 Bandas Espectrales LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 Representación de píxeles. 2 Imagen Landsat 5 TM año 1992 3 Componentes del sistema de sensores remotos 4 Satélite y orbitas. 5 Registro de la superficie terrestre 6 Ejemplo de resolución. Imágenes QuickBird 7 Ejemplo de tres tipos de imágenes de satélite con diferentes resoluciones y la misma área. 8 Adquisición, procesamiento y análisis de imágenes de satélite. 9 La interpretación de imágenes y toma de decisiones.
  • 8. 9 10 Algunas de las formas de terreno asociadas a los canales de navegación. 11 Ejemplo de cambios ocurridos durante un periodo de tiempo.
  • 9. 10 UNIVERSIDAD SANTA MARÍA DECANATO DE POSTGRADO Y EXTENSIÓN DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN ESPECIALIZACIÓN EN GERENCIA EN TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN IMPORTANCIA DEL USO IMÁGENES DE SATÉLITE PARA LA EVALUACION GEOMORFOLOGICA DE LOS CANALES DE NAVEGACIÓN EN VENEZUELA. Trabajo Especial de Grado Autor: Roberto Peralta Año: 2003 Tutor: Flor Rincón. RESUMEN Venezuela posee canales de navegación que deben ser mantenidos para poder asegurar su operatividad y el paso de grandes embarcaciones que transportan materias primas. El ente encargado de realizar estas actividades es el Instituto Nacional de Canalizaciones, el cual realiza procesos tendientes a conocer la situación pasada y presente de los elementos geomorfológicos de los canales, para ello realiza trabajos de campo que generan grandes erogaciones de dinero debido a la necesidad de trasladar al área de estudio personal y materiales, es por ello que se ha planteado la búsqueda de alternativas tecnológicas que permitan el conocimiento de esas áreas, pero tratando de reducir sus costos. La opción presentada se centra en la utilización de la tecnología de interpretación e imágenes de satélite para conocer los cambios geomorfológicos de los canales. El objetivo general de la investigación fue el de determinar la importancia del uso de las Imágenes de Satélite para la evaluación geomorfológica multitemporal de los canales de navegación en Venezuela. Su basamento teórico principal es el se basa en los estudios sobre sensores remotos iniciados en la década de los años 50 del siglo XX, relacionados con el lanzamiento de satélites, hasta nuestros días, haciéndose énfasis en la obtención, procesamiento e interpretación de imágenes de satélite. Pasaos descritos por Emilio Chuvieco. La metodología aplicada para la presente investigación fue de tipo documental, y de diseño bibliográfico. En cuanto al método empleado en la investigación fue el deductivo. La principal conclusión fue el de demostrar la importancia de la tecnología de interpretación de imágenes de satélite a ser empleadas en estudios asociados a los canales de navegación.
  • 10. 11 INTRODUCCIÓN El concepto moderno de Tecnología de la Información está relacionado con los elementos computacionales que permiten desarrollar aplicaciones útiles para los usuarios. Estos elementos son el hardware, el software, los elementos comunicacionales y por supuesto las personas que permiten que todo esto funcione. Es por ello que la interpretación de las imágenes de satélite están dentro de esta definición, ya que para poder alcanzar resultados satisfactorios, es necesario contar con plataformas computacionales que soporten el procesamiento de las imágenes, software que facilite la obtención de información, medios que permitan la transmisión de la información y personal capacitado que pueda aprovechar al máximo la tecnología. Muchas organizaciones que tienen bajo su responsabilidad el conocimiento y seguimiento de las formas de la tierra, tienen la posibilidad de utilizar las imágenes de satélite con el fin de conocer en profundidad bastas zonas de terreno sin tener la necesidad de realizar trabajos de campo. El Instituto Nacional de Canalizaciones es un organismo gubernamental que por sus actividades, entre otras cosas, debe conocer los cambios geomorfológicos que ocurren en los canales de navegación bajo su responsabilidad, con la finalidad de mantener operativo las vías
  • 11. 12 de tránsito acuático. Para realizar esta actividad debe recurrir a trabajos de campo, lo que implica desplazar a un número considerable de personal y materiales al área de estudio, lo que ha repercutido en los últimos años en un aumento de los costos de operación. Es por ello que se plantea la importancia de buscar vías que permitan la obtención de datos e información de los elementos geomorfológicos de los canales sin incurrir en grandes erogaciones de dinero. Una de estas vías es la utilización de la tecnología de interpretación de imágenes de satélite, ya que ella permite el conocimiento de grandes zonas de terreno sin necesidad de estar en contacto físico con el área, y los costos son menores en comparación con los métodos tradicionales, ya que sólo se necesitan imágenes satélites en formato digital, una plataforma computacional y personal especializado. El propósito de la presente investigación se centra en la determinación de la importancia del uso de las Imágenes de Satélite que pueden apoyar los estudios de evaluación geomorfológica multitemporal de los canales de navegación en Venezuela, cuyo basamento se encuentra en las teorías planteadas por investigadores de las imágenes de satélite y los trabajos (nacionales e internacionales) y aplicaciones desarrolladas en áreas similares a la geomorfología y uso de imágenes. Los supuestos teóricos que sustentan este trabajo se basan en los estudios sobre sensores remotos iniciados en la década de los años 50 del siglo XX, relacionados con el lanzamiento de satélites en los inicios de la denominada carrera espacial, hasta nuestros días, haciéndose énfasis en la obtención, procesamiento e interpretación de imágenes de satélite. Pasos descritos por Emilio Chuvieco.
  • 12. 13 Metodológicamente el presente trabajo se puede clasificar como investigación aplicada, del tipo de Investigación Documental, ya que se hizo énfasis en la búsqueda, clasificación y análisis de material bibliográfico relacionado con la tecnología de interpretación de imágenes de satélite y su relación con la geomorfología. Dicha búsqueda se efectuó en bibliotecas, centros de documentación y por internet. Para efectos de dividir el trabajo en una estructura acorde con el tema en estudio, éste se dividió en cuatro capítulos. El primer capítulo está referido a la definición del problema donde se contextualizó y delimitó, se presentaron las interrogantes de la investigación conjuntamente con la presentación de los objetivos tanto generales como específicos. En este mismo capítulo se realizó la justificación de la investigación, y la definición del sistema de variables. En el capitulo dos de desarrolló el Marco Teórico, que permitió delimitar el área de interés, sugerir guía de investigación, compendiar conocimientos existentes en el área de estudio y expresar proposiciones teóricas generales de la tecnología de interpretación de imágenes y su relación con los estudios geomorfológicos. En el tercer capítulo, denominado Marco Metodológico se describió el tipo y diseño de la investigación y el procedimiento. Y el último capítulo, se presentaron las conclusiones y recomendaciones originadas por el desarrollo de los capítulos precedentes.
  • 13. 14 CAPÍTULO I EL PROBLEMA 1.1 Contextualización y delimitación del Problema El transporte de mercancías, a través de sus diferentes vías: acuática, carretera, ferroviaria, aérea y por tubería, históricamente ha sido de suma importancia para todos los países. De ellos el transporte acuático ha estado estimulado por la tendencia de las poblaciones a concentrarse en las costas o las vías fluviales. El hecho de que los asentamientos coloniales en América estuvieran establecidos, por lo general, en las costas, los ríos o los lagos, fue la causa y consecuencia de que las primeras rutas de transporte en las colonias fueran las vías fluviales naturales, y los modos más eficientes de viaje se realizaran por barco. Con el desarrollo de las embarcaciones, cada vez más grandes y con mayor capacidad de carga, se hizo necesaria la utilización de canales (vías) de navegación que permitieran el paso seguro de los navíos. Grandes cantidades de recursos naturales utilizados en la generación de productos acabados y combustibles, son transportados por barcos que se desplazan por las vías de navegación y permiten la comunicación entre los puertos, los centros de producción y los grandes mercados. Estos canales pueden ser naturales o construidos por el hombre, cubriendo superficies de uno (1) a más de cien (100) kilómetros de largo. Su mantenimiento esta basado en el aseguramiento de la profundidad y la colocación de señales (boyas, faros, etc.) que permiten su transitabilidad.
  • 14. 15 Las actividades inherentes al manejo de los canales de navegación, se efectúan con mucha frecuencia, y generan cantidad considerable de información, como por ejemplo: determinación de cambios en las islas y bancos de arena, determinación de desplazamiento de la línea de costa, sondeos de pre y post dragado (proceso artificialmente inducido de erosión, transporte y deposición de sedimentos. Landaeta, 1999) para conocer la profundidad, cambios de señales como incorporación de nuevas boyas, registro de accidentes, entre otros. Venezuela posee recursos naturales como el petróleo, hierro y bauxita, que necesitan ser transportados hacia los países transformadores y consumidores de estos recursos. Este transporte se lleva a cabo por vía marítima y fluvial, utilizando el Río Orinoco y el Lago de Maracaibo, principalmente. Es por ello que a principios de la década de los años 50, el gobierno nacional decide la creación del Instituto Nacional de Canalizaciones (INC), ente que tiene como objetivo fundamental el estudiar, financiar, construir, conservar, inspeccionar y administrar todas las vías de navegación existentes en el país, haciendo énfasis en aquellas que permitan el acceso de buques de gran calado, al Lago de Maracaibo y a la vía fluvial del Río Orinoco, o de las que se establezcan en los ríos navegables venezolanos, así como todas las obras de infraestructura necesarias para garantizar la funcionalidad de las mismas. (Instituto Nacional de Canalizaciones, 1991). El Canal de Navegación del Lago de Maracaibo (103 Km. de longitud) permite acceder a los puertos petroleros ubicados en la costa oriental de Lago y el Canal de Navegación del Río Orinoco (810 Km. de
  • 15. 16 longitud), permite la comunicación entre la población El Jobal, al sur del estado Bolívar con el océano Atlántico. Ambos juegan un trascendental papel como vías de tránsito de importantes productos de exportación dentro de la estructura económica de Venezuela, donde se encuentran involucradas diversas empresas e instituciones vinculadas a esta actividad, con propósitos orientados tanto al desarrollo del mantenimiento, administración y vigilancia de los mismos. El río Apure se encuentra actualmente en proceso de adecuación como canal de navegación, para que pueda cumplir con los objetivos asociados con la navegación segura desde y hacia sus puertos. El INC con el fin de obtener información relevante para el mantenimiento de todos los canales de navegación utiliza técnicas de campo clásicas (desplazamiento de personal y equipos directamente al área de interés), implicando la dedicación de gran cantidad de recursos técnicos y financieros y afectando el tiempo de recolección y procesamiento de información repercutiendo en la preparación de los informes y preparación de mapas asociados Es por ello que constantemente se buscan nuevas tecnologías que complementen el trabajo realizado y que sus costos no incidan negativamente en su presupuesto. De las tecnologías de información que hoy día permiten la obtención de datos de la superficie terrestre con alta precisión se encuentran las imágenes de satélite, generadas por sensores (remotos) incorporados a satélites que se encuentran a cientos de kilómetros de distancia de la tierra. Las imágenes de satélite son fuentes de información con las cuales se puede acceder a información tanto pasada como reciente
  • 16. 17 del área de estudio, donde el termino imagen hace referencia a la representación de la superficie de la tierra obtenida a través de medios ópticos, electro-ópticos, óptico-mecánicos, o eléctricos, registrando en forma digital la radiación reflejada o emitida por los objetos sobre esa superficie (Alzate, 2000). La imagen generada por el sensor se encuentra en formato digital, representada en una matriz de filas y columnas, donde cada elemento es llamado píxel (Yuras, 1999). Para aprovechar las imágenes de satélite e interpretarlas para obtener información, es necesaria la utilización de Tecnologías de la Información, representadas fundamentalmente en los componentes de hardware, software especializado y personal capacitado. Cada sistema de interpretación de imágenes posee su propio software asociado y la secuencia de tareas aplicadas a una imagen se denomina procesamiento de imágenes, cuyos resultados pueden variar en función de las metas que se quieran alcanzar. La utilización de las imágenes de satélite está muy relacionada con otra tecnología informática como lo son los Sistemas de Información Geográfica (SIG), ya que su fusión permite la generación de una gran cantidad de productos, principalmente los mapas digitales. Las imágenes de satélite y su interpretación son un insumo básico para los SIG, es decir, son parte de la entrada de datos que se procesaran para generar la información que permita apoyar la toma de decisiones en tópicos asociados con la superficie terrestre. La importancia de los SIG radica en que ellos son una herramienta computacional para realizar mapas y analizar cosas que suceden en la Tierra. El término Sistema de Información Geográfica (GIS por sus siglas
  • 17. 18 en inglés) se aplica actualmente a los sistemas computarizados de almacenamiento, elaboración y recuperación de datos con equipo y programas específicamente designados para manejar los datos espaciales de referencia geográfica y los correspondientes datos cualitativos o atributos (Environmental Systems Research Institute, 1997). La relevancia del uso de los SIG se basa en la calidad de los datos almacenados en sus bases de datos, si esos datos no están actualizados, poseen origen no conocido o son incompletos al ser procesados por la tecnología no podrán ser aprovechados suficientemente. Es en este punto donde se refleja la importancia de las imágenes de satélite, ya que ellas pueden solventar los problemas de datos antes citados. Las imágenes de satélite son empleadas para obtener datos de por ejemplo: zonas extensas de acceso dificultoso, donde la presencia del hombre y equipos resulta costosa; identificación de cambios en la cobertura vegetal y uso de la tierra ya que pueden obtenerse imágenes de la misma área en tiempo diferente. Por lo antes descrito, se puede resumir que de las imágenes de satélite y su interpretación se puede extraer el real significado de los datos digitales asociados con la geomorfología (formas del terreno), principalmente con las líneas de costa de los ríos y lagos en Venezuela, sus islas y bancos de arena. Esta tecnología de información debe apoyar la toma de decisiones referidas a las actividades de los canales de navegación y disponer a menores costos de información actualizada.
  • 18. 19 1.2 Interrogantes de la Investigación ¿Cuál es la importancia que tienen las imágenes de satélite y su interpretación como herramienta para la actualización de aspectos geomorfológicos de los canales de navegación en Venezuela? ¿La interpretación de las imágenes de satélite puede optimizar la toma de decisiones relacionadas con las actividades operativas de los canales de navegación? 1.3 Objetivos de la investigación 1.3.1 Objetivo General Determinar la importancia del uso de las Imágenes de Satélite para la evaluación geomorfológica multitemporal de los canales de navegación en Venezuela. 1.3.2 Objetivos Específicos - Describir los elementos característicos de las imágenes de satélite. - Explicar el proceso de interpretación de imágenes de satélite para su utilización. - Señalar los procesos geomorfológicos que ocurren en los canales de navegación. - Identificar los usos y aplicaciones de la tecnología de interpretación de imágenes en estudios asociados con los cambios de la superficie terrestre.
  • 19. 20 - Establecer la importancia de las imágenes de satélite para la evaluación geomorfológica multitemporal asociada con los canales de navegación en Venezuela. 1.4 Justificación Los canales de navegación en Venezuela revisten gran importancia, ya que ellos permiten el libre tránsito de grandes buques desde y hacia los puertos donde se maneja la mayoría de los recursos naturales que son susceptibles de importación y exportación. El Instituto Nacional de Canalizaciones es el ente encargado de administrar y mantener tanto al Canal de Navegación del Lago de Maracaibo como al Canal de Navegación del Río Orinoco y cualquier otro que el estado considere que deba desarrollarse. La dinámica de los canales hace que los mismos sufran cambios que en algún momento pueda afectar las características originales. Es por ello que se hace necesaria la realización de actividades que permitan conocer la geomorfología de los canales y sus cambios sufridos a lo largo de los años. Para ello se realizan tareas cuya finalidad es recopilar información precisa que permita tomar decisiones inherentes con los canales. Por lo general estas actividades se realizan directamente con personal en campo (en el área de trabajo), haciéndose necesario emplear grandes cantidades de recursos humanos y financieros. En los últimos años se han buscado procesos alternos que permitan conocer la evolución de los elementos geomorfológicos de los canales de
  • 20. 21 navegación. Uno de ellos es el uso de las imágenes de satélite. De los principales beneficios que aporta la manipulación de estas imágenes es su capacidad para seguir los procesos dinámicos. El uso de las imágenes de satélite constituyen un elemento de entrada básico para estudiar las transformaciones que se suceden en la superficie terrestre (Chuvieco, 1996). Otro de los beneficios resaltantes de las imágenes de satélite al estudio asociado con los cambios morfológicos de la superficie terrestre, es su capacidad para realizar seguimiento a eventos que ocurren en lugares específicos y que pueden abarcar desde pocas hectáreas a miles de hectáreas y que a su vez están sufriendo cambios constantemente. De acuerdo con los objetivos de la investigación, sus resultados generaran beneficios en especificaciones técnicas en la captura, procesamiento y producción de información espacial y alfanumérica asociada con los canales de navegación. Asimismo aportará lineamientos para los procedimientos que le permitirán a los gerentes un manejo adecuado de los insumos aportados por los satélites de reconocimiento de la superficie terrestre. Los usuarios internos y externos al INC podrán acceder con mayor velocidad a la información que manejan los sistema de información geográfica (SIG), lo que debe redundar en una toma de decisiones más eficaz y eficiente. 1.5 Sistema de Variables Un elemento importante de toda investigación lo constituyen las variables, en 1999, Arias señaló que “una variable es una cualidad
  • 21. 22 susceptible de sufrir cambios. Un sistema de variables consiste, por lo tanto, en una serie de características por estudiar, definidas de manera operacional” (p. 47), donde se resalta el cambio que opera en cada variable, no obstante, dicho cambio no siempre puede estar presente, tal como lo señala Rojas, (citado por Méndez, 1995), “el termino variable es una característica, atributo, propiedad o cualidad que puede darse o estar ausente en los individuos, grupos o sociedades...” (p. 113). Apoyando las definiciones de variables, la Universidad Santa María (2001), señala lo siguiente, que “las variables representan a los elementos, factores o términos que pueden asumir diferentes valores cada vez que son examinados, o que reflejan distintas manifestaciones según sea el contexto en el que se presentan” (p.36). Todos estos autores resaltan la particularidad de las variables en relación con la adquisición de un valor asociado con la investigación y lo que las hace relevante son sus cambios o estados que ellas pueden presentar en un momento dado. 1.5.1 Definición Conceptual Al ser definido lo que se entiende por variable y sistema de variable, se debe conocer la definición conceptual de la misma, en tal sentido, Hernández, Fernández y Baptista (1998) apuntan que “una definición conceptual define el término o variable con otros términos” (p. 99). En otras palabras, la variable enmarcada en el contexto de la investigación. Asimismo, la Universidad Santa María (2001) indica que “una vez identificadas las variables, cada una debe ser definida
  • 22. 23 conceptualmente. La definición conceptual de la variable es la expresión del significado que el investigador le atribuye y con ese sentido debe entenderse durante todo el trabajo” (ibidem), es decir, cómo el investigador entiende y conceptualiza las variables presentes en el trabajo. Seguidamente, en el Cuadro 1, se presentan la identificación y definición de las variables utilizadas en la presente investigación. Cuadro 1 Identificación y Definición de Variables Objetivos Específicos Variable Definición Conceptual Describir los elementos característicos de las imágenes de satélite. Elementos característicos de las imágenes de satélite. Referido a los componentes que describen a las imágenes de satélite como elemento tecnológico. Explicar el proceso de interpretación de imágenes de satélite para su utilización. Proceso de interpretación de imágenes de satélite. Los diferentes pasos que permiten obtener datos / información digital de un fenómeno terrestre. Señalar los eventos geomorfológicos que ocurren en los canales de navegación. Eventos geomorfológicos que ocurren en los canales de navegación. Referido a la descripción de las islas, bancos de arena y linea de costa como elementos importantes en el manejo de los canales de navegación. Identificar los usos y aplicaciones de la tecnología de interpretación de imágenes en estudios asociados con los cambios de la superficie terrestre. Usos y aplicaciones de la tecnología de interpretación de imágenes en estudios asociados con los cambios de la superficie terrestre. Asociado con el empleo de la tecnología de interpretación de imágenes de satélite para conocer los cambios de la superficie terrestre. Establecer la importancia de las imágenes de satélite en estudios geomorfológicos asociados con los canales de navegación. Importancia de las imágenes de satélite en estudios geomorfológicos asociados con los canales de navegación. Ayudar a que los tomadores de decisiones asociadas con los canales de navegación, conozcan y se apoyen en la tecnología de interpretación de imágenes de satélite para ofrecer canales más seguros. Fuente: Elaborado por el autor.
  • 23. 24 1.5.2 Definición Operacional Luego de realizar la definición de las variables para comprender el significado de cada una de ellas, es necesario realizar la definición operacional, entendida por Bavaresco (1997), “como la descomposición de la variable en su mínima expresión de análisis, lo que hace manejable a las variables, o sea, ir de lo más teórico a lo real empírico, al dato, al hecho” (p. 72). En el año 1999, Tamayo y Tamayo agrega que “en el proceso de operacionalización de una variable es necesario determinar los parámetros de medición a partir de los cuales se establecerá la relación de variables enunciadas (por los objetivos)...” (p. 109). Dentro de este mismo orden de ideas, la Universidad Santa María expresa: La definición operacional de la variable representa el desglosamiento de la misma en aspectos cada vez mas sencillos que permiten la máxima aproximación para poder medirla, estos aspectos se agrupan bajo las denominaciones de dimensiones, indicadores y de ser necesario subindicadores. (ob. cit, p. 36). Las dimensiones representan el contexto donde se ubica a la variable y los indicadores apuntan a cómo medir los rasgos de las variables. En el Cuadro 2 se presenta la Operacionalización de las Variables de la presente investigación.
  • 24. 25 Cuadro 2 Operacionalización de las Variables. Variable Dimensión Indicador Subindicador Elementos característicos de las imágenes de satélite. -Tecnología de la información. -Sensores Remotos -Tipos de imágenes de satélite. -Nivel de captación de datos. -Nivel de procesamiento. -Nivel de representación de resultados. Proceso de interpretación de imágenes de satélite. -Tecnología de la información. -Captura de la imagen. -Digitalización. -Mejoramiento de la imagen. -Procesamiento geométrico. -Visualización. Eventos geomorfológicos que ocurren en los canales de navegación. -Geográfica -Superficie terrestre -Canales de navegación -Representación de línea de costa. -Representación de las islas. -Representación de bancos de arena. Usos y aplicaciones de la tecnología de interpretación de imágenes en estudios asociados con los cambios de la superficie terrestre. -Tecnología de la información. -Tipos de aplicación. -Productos generados. -Plataforma tecnológica. -Ámbito de cobertura. Importancia de las imágenes de satélite en estudios geomorfológicos asociados con los canales de navegación. -Tecnología de la información. -Aplicación de conocimientos. -Velocidad en la toma de decisiones. -Costos. Fuente: Elaborado por el autor.
  • 25. 26 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1 Antecedentes Relacionados con la Investigación Los antecedentes relacionados con la investigación considerados para el presente trabajo, asociados con la importancia del uso de imágenes de satélite para la evaluación geomorfológica de los canales de navegación, fueron trabajos desarrollados por estudiantes pertenecientes a universidades nacionales. Todos ellos toman en cuenta el uso de imágenes satelitales para obtener resultados en cada una de esas investigaciones. El vertiginoso desarrollo de la tecnología de la información y la utilización de los computadores cada vez más potentes, ha dado la oportunidad de la utilización de las imágenes generadas por satélites de observación terrestre, y su aplicación en gran variedad de áreas del interés científico. Tomando en cuenta lo anteriormente señalado, en el año 1991, Ravelo desarrolla el trabajo titulado Aplicación de Imágenes de Satélite Landsat TM a Estudios de Calidad de Agua en el Lago de Maracaibo. Su objetivo fue utilizar dos enfoques para la interpretación de las imágenes. El enfoque cualitativo que persiguió la discriminación de unidades con diferentes concentraciones de sólidos suspendidos (en el Lago), clorofila
  • 26. 27 y temperatura, así como el reconocimiento de sus patrones espaciales, y el enfoque cuantitativo donde se pudo establecer relaciones entre las mediciones en el sitio, y los datos proporcionados por la imagen. Los resultados alcanzados confirmaron el aprovechamiento del uso de imágenes de satélite Landsat TM con ambos enfoques aplicados a los estudios de cuerpos de agua continentales tropicales, caso particular del Lago de Maracaibo. En esta tesis se demuestra que el uso adecuado de las imágenes de satélite, tomando en cuenta sus bandas espectrales, permiten el conocimiento de las características de un cuerpo de agua importante para Venezuela, como lo es el Lago de Maracaibo. Continuando con el estudio de los recursos hídricos, pero combinados con fauna, Viola en el año 1992, realizó un trabajo especial de grado denominado Distribución y Caracterización Espectral de los Habitats del Flamenco y del Corocoro Rojo en las Lagunas Costeras de Tacarigua, Unare y Piritú Usando Imágenes de Satélite Landsat TM. Su principal objetivo fue realizar la caracterización del hábitat de los flamencos y corocoros rojos en las lagunas de Tacarigua, Unare y Piritú, evaluando ciertos factores ambientales importantes de su hábitat. Estos factores se clasificaron en niveles espectrales de turbidez, temperatura y clorofila del agua y de la vegetación circundante a cada laguna. Se emplearon imágenes satelitales, revisión bibliográfica y trabajo de campo, cuyas acciones permitieron la creación de mapas digitales de profundidades de las lagunas y de distribución de las especies, para posteriormente crear un sistema de información geográfica (SIG), que utilizó como insumo principal los mapas señalados. Los resultados de la
  • 27. 28 investigación indicaron las características de los habitats utilizados por las aves objeto del estudio. Todos estos componentes le permitieron a la autora señalar la importancia de este trabajo respecto al apoyo que debe dársele a los planes de manejo y otorgamiento de permisos para la explotación económica de estos ambientes, en otras palabras, la importancia que tienen estos trabajos como insumos para la planificación local y regional de cualquier estado. Otro trabajo especial de grado que aborda las características resaltantes de la superficie terrestre, interpretadas partiendo de imágenes de satélite, es el desarrollado por Ochoa y Aguerrevere (1999), y que lleva por título Evaluación del Cambio de Cobertura de Uso de la Tierra Mediante el Procesamiento Digital de Imágenes de Satélite en la Subcuenca de Río Caramacate del Embalse Camatagua. El objetivo de este trabajo fue el de evaluar el cambio de cobertura y uso de la tierra en la subcuenca de río Caramacate perteneciente a la cuenca del embalse Camatagua, a partir del análisis multifecha de imágenes Landsat TM. Una vez manipuladas las imágenes, definiéndose un índice de vegetación y utilizando el software IDRISI, se presentaron los resultados que permitieron mostrar la separación de formaciones vegetales características de la subcuenca del embalse de Camatagua, tales como herbazal suelo desnudo o sobrepastoreo y sabana con chaparro, matorral semi-deciduo, bosque de galería y bosque siempre verde. De esta investigación se resalta la utilización de imágenes de satélite Landsat TM tomadas en diferentes fechas, pero de un mismo lugar,
  • 28. 29 permitiendo conocer, medir y clasificar los cambios que se presentaron en el lapso de tiempo que se estudió. En cuanto a estudios donde se asocia la tecnología de interpretación de imágenes de satélite y geomorfología, se destaca que Rojas y Lombardo en el año 2000, desarrollaron el trabajo especial de grado empleando un tipo de imagen de satélite, que para la fecha, había sido poco estudiada en Venezuela, como lo es la imagen de radar. El titulo de la investigación es Aplicabilidad de las Imágenes Radarsat en la Interpretación de la Geomorfología de la Cuenca de Río Tucupido, Estado Portuguesa con Fines de Diagnostico Físico – Conservacionista. El objetivo principal de este estudio esta centrado en realizar la interpretación de los elementos ambientales de la cuenca del río Tucupido, Estado Portuguesa, a fin de establecer los alcances y limitaciones de este tipo de imágenes para tal aplicación. Los resultados de la investigación fueron enmarcados dentro de cuatro tipos, el primero relacionado con la imagen de radar, comprobándose el poder de penetración, que permite la observación de accidentes del relieve terrestre, no obstante, para poder apreciar lo elementos, las personas deben tener un alto nivel de capacitación y experiencia indispensable para poder aprovechar al máximo el software. Los otros tres resultados están orientados al levantamiento geomorfológico, al uso de la metodología y a los sistemas de información geográfica (SIG). La conjunción de todos estos elementos permiten aprovechar las imágenes de radar para definir los alcances y limitaciones de esta tecnología.
  • 29. 30 Todos los antecedentes de la investigación presentados, aunque sus áreas de aplicación son diferentes, recursos hídricos, fauna, uso de la tierra y geomorfología, tienen en común el uso de una tecnología de información en constante evolución, que permite obtener y procesar información partiendo de un elemento esencial como lo es la imagen satelital. También muestran el potencial que tiene la utilización de esta tecnología en el apoyo al desarrollo de actividades productivas para el país. 2.2 Conceptualización de las Imágenes de Satélite. Las imágenes de satélite, desde sus inicios a mediados del siglo XX, han sido parte importante en los estudios de la superficie terrestre, primero por intereses militares y luego por beneficio para las actividades civiles. Es por ello que su definición es esencial para poder comprender su alcance en el campo de la tecnología de la información. Un primer concepto, considerado elemental es el que proporciona Lira (1995) “una imagen digital es la representación lógica de una escena y que en general esta representación tiene forma numérica y algunas veces visual” (p.III.1). Es tomado en cuenta el elemento digital, el cual permite la representación de la imagen basada en números, los cuales permiten que pueda ser manejada por el computador. Para aclarar esto Lira señala: ...imágenes de alta calidad en forma analógica o digital pueden proporcionar una representación continua o discreta de la escena. Una
  • 30. 31 imagen continua es aquélla donde la variación de tonos de gris o color se presenta sin discontinuidades, sin líneas, o fronteras, aparte de las que pudiera tener la escena misma. Una imagen discreta, por su parte, es la que está compuesta por elementos definidos y diferenciados como puntos o cuadrados. Es necesario aclarar que una escena siempre es continua, no así la imagen respectiva. En realidad, una representación o imagen continua no es más que una idealización de lo que realmente sucede, pues una fotografía a simple vista podrá verse continua, pero al ser simplificada se aprecia que está formada por una colección de pequeños puntos de diferentes tonalidades que son los que componen la imagen en forma similar a un rompecabezas (ob.cit I.6). Esos puntos pequeños son los que se han denominado píxel (ver Figura 1). En el año 1999, Yuras señaló que “la imagen adquirida por el sensor remoto estará en formato digital. Esta será una matriz con filas y columnas, donde cada elemento es llamado píxel (picture element)”, y cada píxel contiene bits. Figura 1. Representación de píxeles. Fuente: INC. PÍXEL
  • 31. 32 Es así como se puede definir a la imagen satelital como aquellas que se obtienen a partir de un dispositivo colocado en un satélite artificial y que son fiel retrato sobre el estado de la superficie terrestre en un momento dado y se consideran como un área bidimensional compuesta por píxeles dispuestos en filas y columnas, cada uno de ellos representando un valor de energía radiante de la superficie terrestre (Rojas y Lombardo, 2000). En la figura 2 se muestra un ejemplo de imagen de satélite. Figura 2. Imagen Landsat 5 TM año 1992. Fuente: INC. Digitalmente, la imagen posee headers (cabeceras) que le indican a la computadora el formato de la imagen, cantidad de líneas, columnas y la cantidad de bits que ocupa cada píxel. La cantidad de bits utilizados por el píxel determinará finalmente cuánta información puede contener este píxel. Un píxel de un bit, sólo puede tener dos niveles de información encendido o apagado, uno de dos bits tendrá cuatro niveles y uno de “n”
  • 32. 33 bits tendrá 2n niveles de información. En percepción remota las imágenes más usadas son de 8 bits, lo que significa que es capaz de almacenar 256 niveles de información; por ejemplo, si la imagen es en escala de grises, serán 256 tonos de grises (Yuras, 1999, p. 21) Un proceso importante que se aplica a las imágenes es la transformación de imágenes continuas en funciones matemáticas discretas, denominado conversión analógico / digital y el proceso inverso, conversión digital / analógico. Tiene relevancia el conocimiento de estos algoritmos en la manipulación digital de las imágenes porque los objetos naturales solo aportan información analógica, aunque visible, en tanto que las funciones matemáticas discretas son información no visible pero digital. Todo esto esta asociado a la captura de la imagen y su posterior procesamiento en el computador. Una característica que debe tomarse en cuenta al momento de manipular una imagen es la denominada banda espectral y se refiere a una selección de longitudes de onda con comportamientos electro- magnéticos similares. Comprende desde las longitudes de onda más cortas (rayos gamma, rayos X), hasta las kilométricas, como las de tele- comunicaciones. (Chuvieco, p. 48) En relación con las imágenes de satélite, se muestra el cuadro N° 3, donde se describen las bandas más usadas: Bandas Espectrales Cuadro N° 3 Banda Espectral Descripción Espectro Visible (0.4 a 0.7 µm) Se denomina así por ser la única radiación electro-magnética que puede percibir el ojo
  • 33. 34 humano, coincidiendo con las longitudes de onda en donde es máxima la radiación solar. Se distinguen tres bandas elementales, azul, ver y rojo en razón de los colores primarios que el ojo humano puede percibir. Infrarrojo Próximo (0.7 a 1.3 µm) También llamado infrarrojo reflejado o fotográfico, puesto que parte de él puede detectarse a partir de filmes dotados de emulsiones especiales. Su relevancia radica en su capacidad para discriminar masas vegetales y concentraciones de humedad. Infrarrojo medio (1.3 a 8 µm) En donde se entremezclan los procesos de reflexión de la luz solar y de emisión de la superficie de la tierra. Resulta idóneo para estimar contenido de humedad en la vegetación y detección de focos de alta temperatura. Infrarrojo lejano o térmico (8 a 14 µm) Incluye la porción emisiva del espectro terrestre, en donde se detecta el calor. Micro Ondas (a partir 1 µm) Es un tipo de energía bastante transparente a la cubierta de nubes). Fuente: Chuvieco 1996 2.2.1 Sensores Remotos El soporte de la imagen satelital lo constituyen los Sensores Remotos (S.R.), también conocidos como Teledetección, Percepción Remota, y el termino fue definido por Lira (1995) como la obtención de información acerca de una superficie, utilizando luz visible o invisible, por medio del análisis automatizado de datos obtenidos a distancia (p. 7) Otra definición que aclara aun más lo que se entiende por Sensores Remotos la proporciona Alzate (2001), comprenden la adquisición y medida de datos / información de algunas propiedades de un fenómeno, objeto o material, por un dispositivo de registro que no está en contacto físico con el elemento de interés. Son dispositivos que permiten la
  • 34. 35 referenciación a distancia de la radiación electromagnética reflejada o emitida por la superficie de la tierra. (p. 1). Lo resaltante de los S.R. es la posibilidad que tiene un investigador de acceder a información que se encuentra a cientos de kilómetros y empleando esta tecnología puede utilizarla, procesarla y analizarla, siempre y cuando posea la plataforma, software y personal especializado que aproveche los datos y los pueda interpretar en beneficio de su investigación. Los componentes del sistema de S.R. según Alzate, son los siguientes (ver Figura 3): Figura 3. Componentes del sistema Sensores Remotos. Fuente: Alzate 2001 La fuente de energía (A): es la que da origen al flujo energético que es detectado por el sensor. La radiación y la atmósfera (B): para que la energía vaya de la fuente hacia el objeto, necesita atravesar e interactuar con la F B A B E G D C
  • 35. 36 atmósfera. Esta interacción también sucederá cuando la energía retorne de vuelta desde el objeto al sensor. Interacción con el objeto de interés (C): cuando la energía llega a la tierra interactúa con el objeto de interés, conformado por las diversas coberturas de la tierra (superficie terrestre, atmósfera, océano), esta interacción se da en forma de algún fenómeno (reflexión, emisión, absorción). Sistema del sensor (D): es el que capta, codifica y graba la radiación que devuelve el objeto en tierra, sin estar en contacto con él. Después envía al sistema de recepción en tierra, la energía grabada. Transmisión, recepción y procesamiento (E): aquí los datos recibidos en forma digital, son procesados para obtener una imagen, bien sea en papel o en medio digital. Interpretación y análisis (F): La imagen preprocesada es interpretada en forma visual o se le aplica procesamiento a través de técnicas digitales. Aplicación (G): es el elemento final del proceso de S.R. Consiste en realizar aplicaciones con la información temática que se extrae de la imagen, entendiendo el comportamiento de los objetos de interés que fueron censados allí, para la solución de algún problema en particular. En los dos últimos componentes, F y G es donde la presente investigación hace énfasis, ya que ellos son los que están íntimamente relacionados con los procesos típicos del desarrollo de un sistema de
  • 36. 37 información como lo son la entrada, el proceso y la salida de información. Estos componentes Interpretación y análisis y Aplicación también pueden ser definidos como el sistema de procesamiento (Lira, 1995), compuesto por el dispositivo para procesar cualitativa o cuantitativamente los datos proporcionados por el sensor remoto acerca del área de estudio, los cuales, analizados e interpretados por el hombre, producen información valiosa en relación con el paisaje, la que es útil en la toma eventual de decisiones sobre el medio ambiente. 2.2.2 Tipos de sistemas de Sensores Remotos. Si el sensor remoto detecta la energía reflejada o emitida por los fenómenos u objetos, los cuales a su vez fueron iluminados por la fuente natural que es sol, se conoce como SENSOR PASIVO, es decir, que en forma pasiva habrá necesidad de “esperar” a que las condiciones de iluminación sean las adecuadas para efectuar la observación correspondiente al objeto de estudio. Estos sensores son los que mayormente se utilizan, por ejemplo: Landsat (Estados Unidos), Spot (Francia), ERS-1 (Comunidad Europea). Un pequeño problema que presentan estos sensores es que la nubosidad los afecta considerablemente. Donde hay nubes difícilmente se puede obtener información de la superficie terrestre. Hay sensores que tienen que iluminar a los objetos mediante la emisión de una propia energía, a ellos se les conoce como SENSOR ACTIVO. Ellos envían oblicuamente sobre la superficie de la tierra un
  • 37. 38 haz de microondas, el cual no es afectado por las nubes, ellas son “atravesadas” por el haz. Una vez reflejada por el terreno las modificaciones sufridas por la onda son detectadas por una antena y transformadas en señales eléctricas que luego son grabadas. Ejemplo de estos sensores es el Radarsat (Canadá). Los sensores remotos se encuentran instalados en satélites artificiales que orbitan a la Tierra (ver Figura 4), los cuales, por medio de celdas solares, sistemas de control y telecomunicación automatizados, proporcionan la posibilidad de una cobertura regular y repetitiva de la superficie terrestre. Figura 4. Satélite y orbitas. Fuente: Curso CPDI (2002) Los S.R. miden de la superficie de la Tierra (ver Figura 5) el Color, la Temperatura, la Pendiente, la Altura y la Rigurosidad, y sus limitaciones están asociadas con: penetración de las nubes (lo que esta por debajo de ella no puede ser registrado), Precisión del sensor y ven solo la superficie (las ondas no se propagan dentro del medio acuoso, la penetración de la luz es limitada).
  • 38. 39 La resolución de los S.R. (ver Figura 6) es de las características que hoy día tienen gran relevancia al momento de obtener datos de la superficie terrestre, ya que ella es la habilidad de registrar información en detalle, discriminándola. Yuras (1999) clasifica la resolución de los sensores de la siguiente forma: -Resolución espacial. Este concepto designa al objeto más pequeño que puede ser distinguido sobre una imagen. En un sistema. Se mide en unidades de longitud sobre el terreno y depende de la apertura focal de la cámara (resolución angular) y de su altura sobre la superficie. Figura 5. Registro de la superficie terrestre. Fuente: Chuvieco, 1996
  • 39. 40 En los sensores ópticos electrónicos, se utiliza el concepto de IFOV (Instantaneous Field Of View). El que se define cómo la sección angular, medida en radianes, observada en un momento determinado. No obstante, se suele utilizar la distancia sobre el terreno que corresponde a ese ángulo. En resumen, corresponde al tamaño de la mínima unidad de información incluida en la imagen, que se denomina píxel. Figura 6. Ejemplo de resolución. Imagenes QuickBird. La de la izquierda tiene una resolución de 2.9 metros y la de la derecha 0.8 metros. Fuente: Curso CPDI. (2002) La resolución espacial de un sensor abarca un espectro que va desde 1x1 (pancromático) metro en el QuickBird, pasando los 10x10m. en el SPOT-HRV, los 120x120m. del LANDSAT térmico, los 500 a 1100 m. por lado del Nimbus-CZCS o NOAA-AVHRR a los satélites meteorológicos de órbita geoestacionaria (Meteosat, GOES, GMS) con IFOVs de 5 o más Km.
  • 40. 41 -Resolución espectral Indica el número y anchura de las bandas espectrales que puede detectar un sensor. Un sensor será "mejor" mientras más bandas proporcione y mientras más estrechas sean éstas (ver figura 7). -Resolución radiométrica Hace mención a la sensibilidad del sensor, esto es, a la capacidad de detectar variaciones en la radiancia espectral que recibe. El número máximo de niveles digitales que puede detectar un sensor óptico- electrónico es lo que recibe el nombre de resolución radiométrica. Los primeros sensores ofrecían 64 o 128 niveles digitales, actualmente ofrecen más de 1024. Figura 7. Ejemplo de tres tipos de imágenes de satélite, diferentes resoluciones y la misma área. Fuente: CPDI. (2002)
  • 41. 42 -Resolución temporal Se refiere a la frecuencia de cobertura que proporciona el sensor, por ejemplo, a la periodicidad con que éste adquiere datos de la misma porción de la superficie terrestre. El ciclo de cobertura es función de la órbita del satélite (altura, velocidad, inclinación), así como del diseño del sensor, principalmente al ángulo de observación y de abertura. 2.3 Proceso de Interpretación de Imágenes de Satélite Para aprovechar las imágenes de satélite una vez que en tierra (ver Figura 8) son recibidas, es necesario realizar previamente una técnica denominada procesamiento digital de imágenes, y que consiste en las “operaciones desarrolladas sobre un set de datos de imagen para mejorarlas de alguna forma, para ayudar a su interpretación o para extraer algún tipo de información útil de ella” (Yuras, 1999. p. 23). Los datos satelitales, dependiendo de su tamaño pueden tener diferentes formatos, CCT (Computer Compatible Tape), cintas de 8 o 4 mm (DAT), CDROM o descargarse por FTP (File Transfer Protocol, el cual corre en protocolo TCP/IP). El medio a seleccionar dependerá del tamaño del archivo usado y la frecuencia de acceso a dichos datos.
  • 42. 43 Para que los datos puedan ser manipulados en pantalla, el computador asigna a cada valor entero (o rango de ellos) un color en particular, de forma tal que pueda ser distinguido visualmente. Existen diferentes métodos de codificar los datos en color: Figura 8. Adquisición, procesamiento y análisis de Imágenes de Satélite. Fuente: Curso CPDI. 2002 · Codificación (paleta) arcoiris: Cada valor digital es asignado a un color diferente, arbitrariamente elegido. Por ejemplo 0 = rojo, 1 = azul, ... 255 = amarillo. · Codificación (paleta) en escala de grises: A cada valor se le asigna un nivel de gris, generalmente en un orden ascendente. Por ejemplo. 0 = negro, 1 = gris oscuro, ...,254 = gris claro, 255 = blanco.
  • 43. 44 · Codificación (paleta) en escala de colores: A cada valor se le asigna un solo nivel de color, generalmente en un orden ascendente. Por ejemplo 0 = rojo oscuro, ..., 255 = rojo claro. 2.3.1 Procesamiento digital de imágenes. La digitalización deja los datos con un formato adecuado para su manipulación por parte del computador. Éstos pueden ser ahora transformados en cualquier función matemática elegida. Cada sistema de procesamiento de imágenes tiene su propio software asociado, cada uno desarrollando una tarea diferente. La secuencia de tareas aplicadas a una imagen se denomina procesamiento de imágenes, la cual puede variar dependiendo de las metas que se tengan en vista. A la imagen se le pueden aplicar diferentes procesos de mejoramiento, ellos son: correcciones radiométricas; correcciones geométricas; mejoramiento de la imagen en cuanto a los bordes de los objetos, mejoramiento del contraste, mejoramiento del color, suavizado y generación de máscaras. Una vez realizado el procesamiento de la imagen satelital, se procede a realizar los pasos que producen los datos / información que luego utilizará el investigador en un área determinada. 2.3.2 Interpretación de imágenes satelitales. Para realizar la interpretación de la imagen satelital, Chuvieco (1996) señala la “necesidad de destacar dos factores fundamentales, el
  • 44. 45 primero son los objetivos del proyecto, y el segundo, los medios disponible para su realización” (p. 147). Los objetivos del proyecto orientan la mayor parte de las decisiones consiguientes, como son las relativas al tipo de información necesaria, a su precisión, escala y nivel de desagregación. Y los medios disponibles implican un equilibrio entre lo deseable y lo posible, restringiendo al método más idóneo para abordar los objetivos propuestos, ya sea imágenes disponibles para el análisis, ya a los medios para su interpretación (ver Figura 9). Los tipos de interpretación están asociados a los productos generados por ella: Figura 9. La interpretación de imágenes satelitales implica tomar una serie de decisiones que optimicen alcanzar los objetivos perseguidos en función de los medios disponibles. Fuente: Chuvieco (1996)
  • 45. 46 -Cartografía temática, mapas que muestran uno o más características de la superficie terrestre, por ejemplo, Tipo de islas que se encuentran en un río determinado. -Imágenes de satélite como una matriz de medidas sobre el terreno, es decir, la exploración que realizan los equipos sensores se concibe como un procedimiento para muestrear (a intervalos regulares, marcados por la resolución espacial del sensor) una determinada variable de interés ambiental. -Determinación de cambios, ella permite el seguimiento de fenómenos dinámicos, gracias a la cobertura cíclica que proporcionan. Hoy es posible programar la toma y generar una imagen en una determinada fecha a futuro. -Imágenes que forman un mosaico donde se miden las relaciones espaciales entre los objetos. El proceso de interpretación de imágenes satelitales debe cumplir con un grupo de fases, según Chuvieco (1996) son: -Definición de la escala y leyenda de trabajo. La escala de trabajo condiciona la unidad más pequeña de información que se debe incluir en el mapa, que se denomina unidad mínima cartografiable. En cuanto a la leyenda describe cada uno de los elementos interpretados en la imagen. -Selección del material de trabajo. Implica escoger el tipo de sensor (de alta o baja resolución); fecha de adquisición; soporte de las imágenes (cintas magnéticas, CD-ROM, etc.). -Selección del método de análisis. Las imágenes pueden interpretarse digital o visualmente y para seleccionar uno u otro es necesario tomar en cuenta: los medios económicos y humanos
  • 46. 47 disponibles; rapidez y precisión exigida; tipo y continuidad de las tareas; homogeneidad de la superficie analizada. Hasta el presente se ha señalado que la interpretación digital es más costosa, no obstante, con la rápida evolución del hardware necesario y el descenso de los precios, esto ha repercutido en un mayor uso de la interpretación digital, no obstante, la alta especialización que deben tener las personas que realicen esta actividad. -Reconocimiento y verificación de campo. Son necesarios para corroborar los resultados u obtener información adicional del área en estudio. Los métodos digitales básicos que hay que tomar en cuenta para extraer datos e información de las imágenes de satélite son los siguientes (Alzate, 2001): -Clasificación supervisada: Se provee una descripción estadística de la manera en la cual las coberturas de uso esperadas deberían aparecer en la imagen y después de un procedimiento denominado clasificador, es usado para evaluar la probabilidad de que cada píxel pertenezca a una de esas clases. -Clasificación no supervisada: Es usado un clasificador para descubrir los patrones de reflectancia (porcentaje de radiación incidente que es reflejada por una superficie bidimensional) comúnmente ocurridos y patrones distintos de reflectancia de la imagen, basado en que ellos representan las principales clases de cobertura y de uso. El analista entonces determina la identificación de cada clase por una combinación de experiencia y trabajo de campo.
  • 47. 48 Los dos métodos supervisado y no supervisado cuentan con ventajas y desventajas. El primero resulta muchas veces subjetivo, pues el analista establece a priori unas categorías sin valorar las características espectrales de la imagen. El segundo no garantiza que las clases deducidas tengan significado para el usuario del producto, además de ser de difícil verificación. Es por ello se que recomienda realizar procedimientos donde se mezclen lo mejor de ambos métodos para obtener resultados acorde con lo esperado por los usuarios. 2.3.3 Hardware y Software necesario para el uso de imágenes de satélite. El analista de imágenes de satélite puede realizar sus operaciones empleando una variada gama de plataformas computacionales. La diferencia principal esta asociada con la cantidad de instrucciones por segundo que ellas puedan ejecutar (Alzate, 2001): -Super Computadoras: Son las que tienen una unidad de procesamiento centra mayor de 32 bits. La ventaja es su alta velocidad de desempeño en el procesamiento de rutinas. -Estaciones de Trabajo: Tienen CPU de 32 bits (aunque también las hay de 64) son relativamente más baratas y generalmente tienen un monitor a color de alta resolución. Trabajan independientemente usando su propio sistema operativo y software de procesamiento digital, a su vez puede estar en red con otras estaciones de trabajo o a un servidor que contenga el software requerido.
  • 48. 49 -Computadores Personales: Son sistema de 16 a 32 bits. Con el software apropiado, puede realizar un procesamiento de imágenes digitales relativamente sofisticado. En la actualidad, Intel con la serie Pentium, ha desarrollado procesadores cada vez más potentes, lo que ha permitido un mejor rendimiento de estos equipos en el área de imágenes de satélite. El software comercial debe permitir realizar: funciones de preprocesamiento (correcciones radiométricas y geométricas); de despliegue y realce; extracción de información; composición cartográfica; desarrollo de sistemas de información basados en imágenes. Ejemplo de software comerciales: ERDAS; ER MAPER; GRASS; IDRISI; PCI. 2.4 Geomorfología de los canales de navegación y su importancia en la interpretación de las imágenes de satélite. Para conocer acerca de las formas de la superficie terrestre es necesario definir brevemente lo que se conoce como Geomorfología. Según de Pedraza (1996): La geomorfología es la ciencia que estudia la parte abiótica de la Tierra y deduce las configuraciones presentes en su superficie a lo largo del tiempo, usando un método histórico – natural. El objeto de dedicación es la capa más externa de la geosfera, que debe entenderse como un medio o subsistema que interacciona con los restantes presentes en la Tierra: lo biótico, líquido, gaseoso y antrópico, constituyen agentes que toman parte en la morfogénesis. Su pretensión general es analizar las formas del terreno. (p. 35).
  • 49. 50 Los canales de navegación, sean naturales o artificiales se encuentran en formas naturales expresadas principalmente en ríos, lagos y océanos. En Venezuela estos canales están ubicados en el Lago de Maracaibo y en el Río Orinoco, y se encuentra en desarrollo el Canal de Navegación del Río Apure. Estos canales permiten la comunicación de los puertos venezolanos con el exterior. Por ellos transitan buques de grandes calados, transportando materias primas y derivados. En esos canales las formas del terreno se manifiestan fundamentalmente en islas, bancos de arena, líneas de costa, áreas inundables, sedimentos, aforos o caudal, meandros, crecidas (caudales en aumento) y estiajes (caudales anormalmente bajos), erosión. Para comprender los procesos geomorfológicos en los canales de navegación es necesario explicar brevemente las formas fluviales elementales: -Cauces o canales: son hendiduras o concavidades lineales en el terreno, con perfil transversal en “u” o “v”, más o menos amplias y profundas, encajadas en una llanura u otra concavidad mayor; en su fondo aparece el conducto que alberga las aguas. -Islas: masa de tierra rodeada completamente de agua. -Isletas: corresponden a terrenos que sobresalen ligeramente de las aguas, quedando entre canales fluviales que disfluyen aguas arriba y confluyen aguas abajo. Son inundables con crecidas pero no frecuentemente. -Barras emergentes (bancos de arena): son acumulaciones detríticas de aluviones no estabilizados que separan láminas de agua, y están
  • 50. 51 próximas a la superficie y llegan a emerger en períodos de aguas bajas. Por evolución natural a modificarse o a desaparecer con cualquier crecida. -Meandros: curva completa sobre el canal compuesta por dos arcos sucesivos. -Línea de costa: en los ríos, está referido a la línea que divide al canal de crecida o aguas altas estables con la llanura inundable. Variará en función del período de precipitaciones (aguas altas, aguas bajas). En sistemas de lagos y océanos está referido al área que divide la zona de tierra con el cuerpo de agua. Todas estas formas fluviales (ver Figura 10) afectan de alguna manera la administración de los canales de navegación, ya que ellas en algún momento se pueden volver obstáculo para el tránsito de las embarcaciones que utilizan dichos canales. Pueden afectar directamente el ancho del canal, la profundidad, la geometría, el propio transito de buques debido a la presencia de material en suspensión, entre otras características del canal.
  • 51. 52 Figura 10. Algunas de las formas del terreno asociadas a los canales de navegación. Imagen Landsat TM, año 2001. Fuente: Instituto Nacional de Canalizaciones 2.5.1 Importancia de la Interpretación de las Imágenes de Satélite. Para una imagen de satélite que cubra los canales de navegación, es importante la extracción de la información relacionada con los proyectos y programas que tenga la organización que administre dichos canales, como en el caso venezolano, el Instituto Nacional de Canalizaciones. El trabajo realizado sobre y en la imagen le puede permitir a los investigadores conocer fenómenos a diferentes escalas, como la regional y local. Asimismo, describir con un alto grado de precisión las diferentes formas del terrenos que afectan de alguna manera a los canales. BANCO DE ARENA LÍNEA DE COSTA ISLA ÁREA DE CANAL 2.1 Río Apur e 3 Río Orinoco
  • 52. 53 Es por ello que se debe conocer la evolución de las formas de terreno asociadas con los canales de navegación, ya que su conocimiento permitirá tomar acciones respecto a la minimización de sus efectos al canal y poder asegurar que se mantenga con sus características originales. Las metodologías propuestas por los diferentes autores que han estudiado esta tecnología, pueden ser aplicadas en los canales de navegación en Venezuela, ya que se complementaría los estudios geomorfológicos, como cambio de la línea de costa, modificaciones de islas y bancos de arena, a un costo mucho menor a los que actualmente se incurren, ya que el INC posee elementos de tecnología de información que pueden ser aprovechados (Hardware, Software y personal capacitado). Detallando lo relevante del uso de la tecnología de interpretación de imágenes, a las imágenes de satélite que cubren los canales de navegación se les puede aplicar los dos tipos de métodos de interpretación, tanto la Visual como la Digital. En relación con la interpretación visual, se pueden identificar, en una imagen desplegada en un monitor de alta resolución, todas las formas de terreno que están asociadas a los canales de navegación, utilizando para ello los criterios de interpretación visual que son el tono, el tamaño, patrón, el contorno y la textura. -El tono está relacionado al brillo relativo que presentan las formas del terreno, y generalmente es el principal elemento de diferenciación entre las formas. Hace referencia a la intensidad de energía recibida por el sensor para una determinada banda del espectro. Equivale al color que aprecian los ojos humanos. Por ejemplo, se puede detectar fácilmente
  • 53. 54 áreas inundables y zonas de depósito de sedimentos, tomando en cuenta su tono. -El tamaño es una característica relativa al objeto y dependiente de la escala, que permite la comparación de una forma con respecto a su entorno, por ejemplo, el tamaño de una isla respecto al canal de navegación. -El patrón se refiere a la configuración espacial de las formas distinguibles en la imagen. Por ejemplo el tipo de meandro que se detecta en una imagen del río Apure, el cual mantiene un patrón similar a lo largo de su recorrido. -El contorno, facilita el reconocimiento de algunos rasgos característicos de cada forma de terreno, por ejemplo determinar la diferencia de un canal natural y uno desarrollado por el hombre, el segundo posee líneas casi siempre rectas, lo contrario en los canales naturales. -La textura, se refiere a la aparente rugosidad o suavidad de una región de la imagen, ella se genera de la relación entre el tamaño de la forma del terreno y la resolución del sensor. A mayor resolución, mejor será la identificación de la textura del objeto. Con respecto a la interpretación digital, con el software apropiado, a cada imagen de satélite que cubra a los canales de navegación, se les puede aplicar una serie de algoritmos de reconocimiento de tonos en formato digital. La interpretación automatizada puede generar una clasificación de la imagen (supervisada y no supervisada). Se puede tener un rápido despliegue y manipulación para producir resultados asociados a proyectos de los canales de navegación. También
  • 54. 55 la posibilidad de aplicar filtros que optimicen la visualización y la interpretación. Se conocería el contraste y brillos aplicando histogramas simultáneamente. Se cuenta con herramientas de corrección de la imagen; categorización multiespectral; capacidad de crear mosaicos necesarios para conocer la totalidad del canal de navegación. Todas estas capacidades están relacionadas con la importancia que se tiene de mostrar resultados, por lo que se cuenta con interfaces que permiten la comunicación de estos procedimientos y equipos avanzados de despliegue de información, tales como monitores de alta resolución y plotters (impresoras de carro ancho) de alto desempeño. Lo anteriormente descrito está estrechamente relacionado con costos de operación. El conocimiento de un área de la superficie terrestre, sin necesidad de desplazar recursos humanos y materiales, siempre será menor sus costos. 2.5 Aplicaciones de la tecnología de interpretación de imágenes de satélite en estudios asociados con los cambios en la superficie terrestre. Esta tecnología es aplicada en una gran variedad de disciplinas que se encargan de estudiar los cambios en la superficie de la tierra, tales como geografía, ecología, geología, geodesia, geomorfología, urbanismo, entre otras. A continuación se citaran brevemente algunas áreas donde se han empleado técnicas de interpretación de imágenes para conocer los cambios de los elementos del terreno:
  • 55. 56 -Cartografía Geomorfológica y Geológica, La introducción de los sensores remotos tuvieron gran significación en el desarrollo de la investigación geológica y geomorfológica, a partir de imágenes espaciales, se pueden detectar rasgos geológicos de gran radio de cobertura, tales como yacimientos minerales, estudio de erupciones volcánicas, dinámica fluvial, estudios de costas, etc. El poder analítico que provee la discriminación multiespectral, la observación multitemporal (ver Figura 11) y la cobertura territorial, se potencian con el tratamiento estadístico de precisión y el tipo de análisis numérico al que se accede en el tratamiento digital interactivo. Estas son facetas que ningún otro recurso puede ofrecer, por lo que se trata de aportes originales que pueden derivar en nuevas contribuciones y descubrimientos, y reforzar conocimientos ya adquiridos. Figura 11. En el rectángulo se puede apreciar los cambios ocurridos durante un periodo de tiempo. La imagen de la derecha tiene año de toma 1990 y la de la izquierda 2000. Fuente: Instituto Nacional de Canalizaciones Los sensores satelitales reciben la información en longitudes de onda diferentes a la de la visión humana, lo cual posibilita acceder a datos nuevos, antes imperceptibles, y distinguir así nuevas características Golfo de Venezuela Golfo de Venezuela Bahía El Tablazo Bahía El Tablazo
  • 56. 57 en los elementos y las unidades del terreno. La multitemporalidad ofrece posibilidades analíticas de aquellos factores y elementos cuyas características varían con la hora, la época y el clima. La introducción de los datos gráficos de las imágenes al ámbito del tratamiento digital permite su manejo en el campo de las matemáticas, apartándose definitivamente de la valoración subjetiva, propia del análisis visual clásico. La extensión de los fenómenos que se verifican requiere de una amplia cobertura que no puede efectuarse sin un medio que permita el manejo eficiente de volúmenes importantes de datos, a un ritmo aceptable. La detección y estudio de los diseños cromáticos y tonales con significado geológico y geomorfológico y estructural, surgidos del análisis multiespectral, en nuevos ámbitos del espectro electromagnético y en escalas diferentes, origina datos e información que dan lugar al planteo de nuevas preguntas, verdaderos puntos de partida para ampliar el conocimiento científico. -Cobertura del suelo (o de la tierra), este término engloba un amplio rango de aplicaciones, en otras palabras se entiende por cobertura del suelo al tipo de ocupación existente en él, ya sea ésta vegetación natural, cultivos agrícolas o espacios urbanos-industriales. Los datos interpretados son básicos para la planificación del territorio, ya que es preciso conocer la dedicación actual para que se proponga cualquier mejora. En la actualidad, las técnicas de Percepción Remota han comprobado su eficacia como herramienta en la valoración de los Recursos Naturales. Desde 1972, con el lanzamiento del primer satélite de la serie LANDSAT, hasta la actualidad, con imágenes del satélite
  • 57. 58 IKONOS 2, el conocimiento e interpretación de los fenómenos sobre la superficie terrestre ha permitido organizar y administrar las distintas actividades que se desarrollan en la Tierra. El conocimiento del uso y cobertura de la tierra, es uno de los primeros planos de información que conforman un sistema de información geográfica, ya que responden a las clásicas preguntas de qué, cuánto y dónde se localizan los recursos naturales y realizados por el hombre en una determinada área de estudio. -Morfología urbana, teniendo en cuenta la gran complejidad espacial del fenómeno urbano, en donde conviven actividades muy variadas sobre un reducido espacio, la aplicación de imágenes de satélite de alta resolución apoya grandemente a esta actividad, ya que permite la apreciación de detalles y generalidades del espacio en cuestión. Otras áreas donde se aplica el uso de imágenes de satélite son: -Catastro rural y urbano: conocimiento de las parcelas y sus características. -Actualización cartográfica: Mapas y planos que se realizaron en determinada fecha y que por necesidades de los investigadores u organizaciones requieren actualizarse. -Estudios de vegetación: las propiedades de los sensores remotos permiten la realización de estudios de vegetación donde se puede profundizar en sus características propias y asociadas en función de las relaciones con su entorno. -Manejo forestal: Conocimiento de la extensión y estado de la zona boscosa, su grado de intervención por parte del hombre son algunas de las características que pueden ser detectados y medidos por el sensor remoto y reflejado en la imagen.
  • 58. 59 -Climatología / meteorología: Actualmente se cuenta con sofisticados satélites que registran los cambios que sufre la atmósfera de la Tierra y pueden ser interpretados con el procesamiento de las imágenes que proporcionan.
  • 59. 60 CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO La metodología de la investigación debe incluir el tipo de investigación, sus técnicas y procedimientos que han de utilizarse a lo largo del trabajo. Es por ello que se hace necesario la definición del término metodología, como bien lo señala Tamayo y Tamayo (1999): “tratado del método, ciencia del método. Investigación sistemática y formulación de métodos que deben usarse en la investigación científica” (p. 217). En la definición anterior se puede notar que la palabra método esta relacionada con metodología y el mismo Tamayo y Tamayo (1999) conceptualiza la palabra método: “manera determinada de procedimientos para ordenar la actividad a fin de lograr un objetivo” (ibídem). Toda investigación que pretenda alcanzar objetivos necesita contar con un marco metodológico que incluya la sistematización de actividades y la secuencialidad de los procedimientos para poder concluir el trabajo. Gregorio Fingerman, citado por Alfonzo (1999) conceptualiza al método como “la serie ordenada de procedimientos de que se hace uso en la investigación científica para obtener la extensión de nuestros conocimientos” (p. 25). Pero Alfonzo hace una advertencia que ha de tomarse en cuenta:
  • 60. 61 (...) también es cierto que no existen reglas rígidas para el descubrimiento sino que las operaciones realizadas por el investigador dependerán entre otras cosas, de la naturaleza del problema investigado, del conocimiento existente respecto a dicho problema y de la capacidad creadora del investigador (ob. Cit. p 26) Importante resaltar es lo que señala Sabino (1994): “... sobre metodología es usual hacer mención al diseño concreto que se ha elaborado y la justificación del mismo; a las técnicas de recolección de datos empleadas, a los instrumentos utilizados y a las formas en que se ha procedido...” (p. 46) Al respecto la Universidad Santa María (2001) señala que “corresponde en el Marco Metodológico detallar minuciosamente cada uno de los aspectos relacionados con la metodología que se ha seleccionado para desarrollar la investigación” (p. 40). Para alcanzar este detalle es necesario describir el Tipo y Diseño de la Investigación y el Procedimiento, elementos que se detallaran a continuación. 3.1 Tipo y Diseño de la Investigación. Los tipos de investigación, según Alvarez (s/f) se clasifican en investigaciones puras e investigaciones aplicadas, las primeras buscan incrementar los conocimientos teóricos para el progreso de determinada ciencia, y las segundas dependen de los descubrimientos y avances de la investigación básica y se enriquece con ellos, busca mejorar y resolver problemas.
  • 61. 62 Asimismo, dentro de esa clasificación general de Alvarez, se encuentra una gran cantidad de tipos de investigación, tales como Documental, de Campo, Proyecto Factible, Proyecto Especial, etc. La presente investigación denominada Importancia del Uso Imágenes de Satélite para la Evaluación Geomorfológica de los Canales de Navegación en Venezuela, se puede enmarcar en la clasificación de investigaciones aplicadas y su tipo es documental, esto último porque cumple con lo señalado por la Universidad Santa María (2001): “La Investigación Documental se ocupa del estudio de problemas planteados a nivel teórico, la información requerida para abordarlos se encuentra básicamente en materiales impresos, audiovisuales y/o electrónicos” (p. 41), en otras palabras, es la que está basada en la obtención y análisis de datos e información extraídos de materiales impresos u otros documentos. Pero también se puede ampliar el concepto tal como lo plantea la Universidad Pedagógica Experimental Libertador (1998): Se entiende por Investigación Documental, el estudio de problemas con el propósito de ampliar y profundizar el conocimiento de su naturaleza, con apoyo, principalmente, en trabajos previos, información y datos divulgados por medios impresos, audiovisuales o eléctricos. La originalidad del estudio se refleja en el enfoque, criterios, conceptualizaciones, reflexiones, conclusiones, recomendaciones y en general, el pensamiento del autor (p. 6). Las investigaciones documentales tienen su apoyo en los distintos tipos de notas de contenido: información general, resumen, paráfrasis,
  • 62. 63 comentario o confrontación directa, entrevista personal, mixta y cruzada así como en las técnicas de cita al pie de página y en la bibliografía final del trabajo de investigación (Bavaresco, 1997. p 99). Muchas de estas notas de contenido fueron empleadas en la presente investigación. El nivel de investigación del trabajo desarrollado en relación con las imágenes de satélite, la geomorfología y los canales de navegación, esta enmarcado dentro de los estudios descriptivos, ya que “se ocupa de la descripción de las características que identifican los diferentes elementos y componentes y su interrelación (...) y cuyo propósito es la delimitación de los hechos que conforman el problema de investigación” (Méndez, 1995. p. 125). Es así, que con la presente investigación se ha pretendido identificar características de un área específica del conocimiento, señalar formas de conducta y actitudes del universo investigado, establecer comportamientos concretos y descubrir y comprobar la asociación entre variables de investigación... (ob. cit, p.126). El área específica del conocimiento está reflejada en los sensores remotos y su relación con la tecnología de la Información, ya que se trata de obtener información relevante de la superficie terrestre, partiendo de imágenes de satélite. En cuanto a actitudes, ellas están representadas en las diferentes aplicaciones que tiene esta tecnología en los diferentes campo ambientales y en especial en el referido a los canales de navegación en Venezuela. Con respecto al Diseño de la Investigación, en el presente trabajo se consideró que fuese Bibliográfico, no obstante, es relevante colocar lo que Hernández y Otros (1998) consideran dentro del marco
  • 63. 64 Metodológico como diseño: “el diseño señala al investigador lo que debe hacer para alcanzar sus objetivos de estudio, contestar las interrogantes que se ha planteado y analizar la certeza de las hipótesis formuladas en un contexto particular” (p. 106). En relación con la investigación bibliográfica Alfonzo (1999) señala lo siguiente: (...) la investigación bibliográfica constituye un proceso metódico a través del cual el investigador partiendo de un problema significativo y claramente formulado, con o sin específicas hipótesis iniciales, dirige su atención hacia la planificación de una estrategia que le permita recolectar los datos que confirmen o rechacen las conjeturas planteadas, si las hubiere, o que, en definitiva, resuelvan la interrogante formulada o cubran un claro del conocimiento.(p.34). Del concepto anterior se desprende la necesidad de la investigación de realizar la planificación de acciones que permiten la obtención de datos que apoyan a los objetivos planteados inicialmente. Por ello, y respetando una secuencialidad, se realizaron la exploración, revisión, clasificación y análisis del material bibliográfico. Todo este material está relacionado con la tecnología de interpretación de imágenes de satélite, así como también con la geomorfología y los canales de navegación. Haciendo énfasis en aquellos libros, revistas y demás documentos que tienen por tema los sensores remotos, metodologías y aplicaciones.
  • 64. 65 3.2 Procedimiento. Con respecto al Procedimiento, la Universidad Santa María (2001) señala que: “En este punto se deben describir brevemente las etapas y/o fases que se cumplieron para la realización de la investigación e identificar y definir los métodos y técnicas aplicadas” (p. 45). En este sentido, a continuación se especifican las etapas cubiertas: -Visitas a bibliotecas universitarias y a centros de documentación. También se realizaron entrevistas con expertos en el área de sensores remotos, geomorfología y canales de navegación. -Indagación de los antecedentes. Realizando consultas y lecturas exploratorias se lograron conocer y recoger los antecedentes o estudios similares al que se realizaría. El uso de Internet, en esta etapa fue determinante, ya que por ser el tema altamente especializado, en la mayoría de las bibliotecas públicas no se consigue con facilidad algo relacionado a los sensores remotos, problema que se solventó con el uso de la “Autopista de la Información”. -Revisión y clasificación fuentes primarias y secundarias. Las fuentes primarias, según Alfonzo (1999) “la fuente primaria es el documento escrito que ofrece información original, es decir, sin elaboración de ninguna clase” (p. 52). Y según el mismo autor, “las fuentes secundarias son aquellos documentos escritos que proporcionan información que ha sufrido un proceso de elaboración por parte de otra (s) persona (s) distinta (s) de aquella que escribió el documento original” (ibidem).
  • 65. 66 Para esta actividad se requirió del uso de fichas bibliográficas, “que tienen la finalidad de identificar de manera precisa las obras utilizadas en la investigación y facilitar consultas subsecuentes a otros estudiosos” Galindo, Galindo y Torres (1997. p. 203). Se registraron el nombre completo del autor, titulo de la obra, editorial, año de publicación. Así mismo se utilizaron las fichas de trabajo, fundamentalmente la ficha textual, ella “registra las palabras del autor” (ob. cit, p. 272). -Para extraer la información de los documentos, se realizaron lecturas evaluativas y su significado según Alfonzo (1999), citando a Víctor Morles: es “la lectura completa y lenta, realizada con sentido crítico” (p. 114). Por supuesto que estas lecturas fueron consecuencia de las lecturas exploratorias que sirvieron para tener un reconocimiento de las obras existentes relacionadas con el problema en estudio. Asimismo Alfonzo señala: “(...) se puede decir que la lectura que se realiza para la recolección de los datos tiene un carácter sumamente complejo, ya que la misma constituye el nivel mas difícil que puede alcanzarse en la actividad de leer” (p.115). -En cuanto al método empleado en la investigación fue el deductivo, ya que cumple con lo que señala Méndez (1995) al respecto: “que a partir de situaciones generales se lleguen a identificar explicaciones particulares contenidas explícitamente en la situación general” (p. 135). El método deductivo permitió que de casos generales como el empleo de los sensores remotos en el mundo, se pudiese explicar situaciones particulares, como la utilización de imágenes de satélite en los canales de navegación en Venezuela.
  • 66. 67 Concluyendo, el Marco Metodológico, descrito por el tipo y diseño de la investigación y el procedimiento, fue el que permitió al investigador del presente trabajo llevar la secuencia lógica y el empleo de los métodos que facilitaron el cumplimiento de los objetivos planteados al inicio de la investigación.
  • 67. 68 CAPÍTULO IV CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 4.1 Conclusiones. Venezuela posee canales de navegación que permiten el tránsito de buques de gran calado, y que comunican a los puertos con el exterior. Estos canales presentan características geomorfológicas particulares, que deben ser constantemente monitoreadas. Esta actividad la realiza el Instituto Nacional de Canalizaciones, ente gubernamental que tiene como función principal el administrar y mantener los canales de navegación, principalmente el Canal de Navegación del Lago de Maracaibo y el Canal de Navegación del Río Orinoco. Estos canales presentan formas de terreno particulares, que al evolucionar en el tiempo pueden causar efectos negativos al tránsito de buques, es por ello que se realizan actividades en campo, es decir, directamente en el terreno, que necesariamente necesitan desplazar a personal y equipos, trayendo como consecuencia incurrir en costos cada vez más elevados y el tiempo de recolección y procesamiento de información afecta a la preparación de los informes y preparación de mapas asociados. Es por ello que se ha planteado la búsqueda de tecnologías alternativas que apoyen las actividades de estudios de la geomorfología de los canales de navegación, con el fin de abaratar costos y reducir el
  • 68. 69 tiempo de respuesta del procesamiento de los datos. Para ello se realizó la revisión en bibliotecas, de aquellos trabajos de investigación, como tesis de grado, que tuviesen relación con el uso de imágenes de satélite. Donde se encontró la diversidad de aplicaciones en la áreas asociadas con los cambios de la superficie terrestre y en especial con la geomorfología. Las definiciones de aquellos términos asociados con imágenes de satélite y geomorfología, permitieron el conocimiento y clarificación del área donde está enmarcada la presente investigación, en especial los sensores remotos, la tecnología satelital y los cambios en la superficie terrestre. Para conocer el cómo se hacen las cosas, se consideró necesario explicar el proceso de interpretación de imágenes, desde su captura por parte del satélite, el preprocesamiento que permite que la imagen sea utilizada por el computador, su interpretación, fase que permite la obtención de la información de la imagen y que es la fuente para la creación de aplicaciones específicas, como en nuestro caso estudios geomorfológicos partiendo de imágenes de satélite. Asimismo se debió describir el hardware y software necesario para realizar el proceso de interpretación de imágenes y las áreas del conocimiento donde se utilizan estas tecnologías con el fin de crear aplicaciones. Las fuentes de datos consultadas evidenciaron que al momento de abordar una investigación donde el uso de imágenes de satélite sea primordial, es necesario contar con una metodología que permita trabajar en una forma sistematizada y se alcancen productos de calidad. También se logró demostrar bibliográficamente, que el proceso realizado sobre y en la imagen le puede permitir a los investigadores conocer fenómenos a
  • 69. 70 diferentes escalas, como la nacional, regional y local. También las revisiones multitemporales permiten conocer con suficiente exactitud, los cambios ocurridos en las unidades terrestres. Por tanto, la tecnología facilita la descripción, con un alto grado de precisión, de las diferentes formas del terreno que afectan de alguna manera a los canales de navegación y cualquier otra área que sea necesario estudiar aplicando la tecnología de interpretación de imágenes. La aplicación del sistema de sensores remotos tienen ventajas que deben ser aprovechadas por aquellas instituciones que deban conocer los cambios de la superficie terrestre, la cobertura global y periódica de la superficie terrestre, es decir de un mismo lugar se pueden obtener diferentes imágenes en diferentes fechas. También la obtención de información sobre regiones no visibles del espectro. Todo ello presentado en formato digital, lo que facilita la utilización del computador. El uso de imágenes de satélite en organizaciones que deben realizar trabajos de campo para conocer los cambios que ocurren en zonas determinadas, como canales de navegación, podrían reducir sus costos de operación, ya que no se está en contacto con dicha zona y por tanto se abarataría el costo de obtención de información. Aunque hay que advertir que esto ocurriría siempre y cuando se disponga de la plataforma computacional necesaria y de personal calificado.
  • 70. 71 4.2 Recomendaciones Organizaciones que tienen a su cargo el conocimiento de los cambios en la superficie terrestre y que dichos cambios puedan afectar sus operaciones, como es el caso del Instituto de Nacional de Canalizaciones, deben realizar una evaluación de la tecnología de interpretación de imágenes de satélite, a fin de poder adaptarla a sus requerimientos. Previo a esta acción se hace necesaria la realización de un inventario del hardware y software existente en el mercado y que pueda ser incorporado a los estudios asociados con la aplicación de la tecnología de interpretación de imágenes. Complementario a esta acción se debe conocer la plataforma actual que posee la organización, ya que esa actividad permitirá aclarar cuáles equipos pueden ser aprovechados en el uso de imágenes de satélite. Conocer en profundidad las experiencias de otras organizaciones gubernamentales y privadas que han realizado proyectos exitosos con el uso de imágenes de satélite. Realizar políticas asociadas con el entrenamiento del personal. Iniciando con la asistencia a seminarios, convocatoria a charlas con expertos y preparación de un plan de entrenamiento a personal operativo tanto del área geográfica como del área de sistemas. Desarrollar un proyecto piloto que permita demostrar las bondades de la tecnología, principalmente lo referente a captura e incorporación de imágenes de satélite, procesamiento y presentación de resultados, y
  • 71. 72 lograr la relación con los sistemas de información geográfica, para permitir una mayor explotación de la tecnología.
  • 72. 73 BIBLIOGRAFÍA Alfonso, I. (1.999). Técnicas de Investigación Bibliográfica. Caracas: Contexto-Editores. Álvarez, G. (S/F). Manual de Redacción e Investigación Documental. Falcón: Ediciones Librería Destino. Alzate, B. (2001). Imágenes Espaciales de la Superficie Terrestre. Colombia: Universidad Nacional de Colombia. Arias, F. (1999). El Proyecto de Investigación. Caracas: Editorial Episteme. Barredo, J. (1.996). Sistemas de Información Geográfica y Evaluación Multicriterio en la Ordenación del Territorio. Madrid: RA-MA editorial. Barros, O. (1998). Tecnologías de la Información y su Uso en Gestión. España: McGraw Hill. Bavaresco de Prieto, A. (1.997). Proceso Metodológico en la Investigación. Maracaibo: Editorial de la Universidad del Zulia. Beaumont y otros. (1993). Seguridad en los canales de Navegación. Caracas: Instituto Nacional de Canalizaciones Chuvieco, E. (1996). Fundamentos de Teledetección Espacial. España: RIALP. Environmental Systems Research Institute (1997). Learn About the World of GIS. California: ESRI. Galindo, C. Galindo, M. y Torres, A. (1997). Manual de Redacción e Investigación. México: Grijalbo.
  • 73. 74 Gil, I. (1996). Sistemas y Tecnología de la Información para la Gestión. Chile: McGraw Hill. Hernández, R. y Otros (1998). Metodología de la Investigación. México: McGraw Hill. Instituto Geográfico Agustín Codazzi. (1995). Conceptos Básicos sobre Sistemas de Información Geográfica y Aplicaciones en Latinoamérica. Colombia: Ministerio de Hacienda y Crédito Público. Instituto Nacional de Canalizaciones. (1991). El INC. Caracas: Instituto Nacional de Canalizaciones. Landaeta, C. (1999). Eje Fluvial Orinoco – Apure. Proyecto de Interés Nacional. Caracas: Instituto Nacional de Canalizaciones. Lira, J. (1995). La Percepción Remota. Nuestros Ojos desde el Espacio. México: Fondo de Cultura Económica. Méndez, C. (1995). Metodología. Colombia: McGraw Hill. Ochoa, A. y Aguerrevere G. (1999). Evaluación del Cambio de Cobertura de Uso de la Tierra Mediante el Procesamiento Digital de Imágenes de Satélite en la Subcuenca de Río Caramacate del Embalse Camatagua. Trabajo Especial de Grado no publicado. Universidad Central de Venezuela. Maracay. Pedraza de, J. (1996). Geomorfología, Principios, Métodos y Aplicaciones. España: Editorial Rueda. Ravelo, P (1991). Aplicación de Imágenes de Satélite Landsat TM a Estudios de Calidad de Agua en el Lago de Maracaibo. Trabajo Especial de Grado no publicado. Universidad Simón Bolívar. Sartenejas. Rojas, M. y Lombardo F. (2000). Aplicabilidad de las Imágenes Radarsat en la Interpretación de la Geomorfología de la Cuenca de Río Tucupido, Estado Portuguesa con Fines de Diagnostico Físico –
  • 74. 75 Conservacionista. Trabajo Especial de Grado no publicado. Universidad Central de Venezuela. Caracas. Sabino, C. (1994). Cómo Hacer una Tesis. Caracas: Panapo. Tamayo y Tamayo, M. (1999). El Proceso de Investigación Científica. México: Limusa. Universidad Pedagógica Experimental Libertador. (1998). Manual de Trabajos de Grado de especialización y Maestría y Tesis Doctorales. Caracas: Vicerrectorado de Investigación y Postgrado. Universidad Santa Maria. (2001). Normas para la Elaboración, Presentación y Evaluación de los trabajos especiales de Grado. Caracas: Decanato de Postgrado y Extensión. Viola, M. (1992). Distribución y Caracterización Espectral de los Habitats del Flamenco y del Corocoro Rojo en las Lagunas Costeras de Tacarigua, Unare y Piritú Usando Imágenes de Satélite Landsat TM. Trabajo Especial de Grado no publicado. Universidad Central de Venezuela. Caracas. Yuras, G. (1999). Introducción a la Percepción Remota del Océano. Sociedad de Especialistas en Percepción Remota, SELPER.