Las aplicaciones de la teledetección en medio ambiente son infinitas y, si estás empezando en el mundillo del manejo de sensores remotos y análisis de imágenes… ten cuidado. Las aplicaciones de la teledetección son tan diversas como adictivas. No hay elemento territorial que escape a la vista de los satélites y que no pueda ser analizado de una u otra manera. Infinidad de datos libres están disponibles para analizar datos diarios y llevar un seguimiento de cualquier rincón de la Tierra.
Seguramente, una de las mayores aplicaciones de la teledetección en el ámbito del medio ambiente es el seguimiento de los recursos naturales, el cambio climático y el impacto de los desastres naturales. Si comienzas a empaparte en el mundo de las imágenes satélites y los datos científicos, aquí tienes un amplio listado de aplicaciones de la teledetección en medio ambiente junto a los recursos gratuitos con los que puedes contar, software a emplear y formas de trabajar los datos.
Teledetección y Cambio Climático
El cambio climático es un concepto tan amplio que, prácticamente, el seguimiento de cualquier fenómeno climático y las repercusiones del efecto del ser humano sobre la Tierra podrían incluirse en este tipo de aplicaciones. Desde huracanes hasta incendios pasando por sequías, inundaciones y deshielos pueden ser seguidos y mapeados empleando imágenes satélite. Practicamente, cualquier escenario aéreo tiene una influencia directa o indirecta con el cambio climático.
Pese a ello, existen algunos hitos clave relacionados con el clima tienen cabida en este tipo de aplicación. El seguimiento del retroceso de glaciares o el deshielo de los polos son algunas de las aplicaciones más convencionales en este aspecto. El archivo histórico de datos EO y la comparativa multitemporal permiten ver la evolución de este tipo de recursos y analizar cómo afecta el cambio climático en el planeta.
El seguimiento de los polos y la fragmentación de inmensas superficies de hielo, quedando a la deriva, es una forma habitual para evaluar superficies y calcular volúmenes potenciales de agua. El Glaciar de Pine Island se ha fragmentado en trozos con un tamaño equivalente al de Napoles o Manhattan.
Al tratarse de zonas heladas y con recurrencia de nubes, los datos rádar pueden resultar más interesantes que la óptica convencional ofrecida por satélites como Landsat 8 o Sentinel 2. La parte positiva de los datos rádar, a diferencia de las imágenes satélites tradicionales, es que permiten profundizar por las nubes para obtener los datos de la superficie terrestre sin nublar tus datos.
Puedes conseguir datos rádar gratuitos trabajando con Sentinel 1. Y si no sabes como procesar y preparar los datos rádar, desde aquí puedes seguir los pasos para procesar y depurar datos rádar con ayuda del software gratuito de la Agencia Espacial Europea SNAP.
Las imágenes rádar no son las únicas que te ayudarán a trabajar el cambio climático. Mapear parámetros climáticos también está al alcance de los satélites y advertir las variaciones de temperatura en entornos terrestres u oceánicos, radiación, evapotranspiración y cualquier otro parámetro meteorológico. Dispones de datos climáticos con fechas históricas para trabajar series temporales de temperatura y analizar cómo han cambiado los escenarios climáticos a lo largo de décadas.
Puedes descargar datos climáticos para trabajar aspectos ambientales a través de recursos como:
Teledetección en el seguimiento de incendios
El seguimiento de incendios con teledetección es una técnica que, a fecha de hoy, puede ser analizada prácticamente en tiempo real. Dispones de datos near real time de los lugares donde acontecen incendios, por ejemplo, a través del portal FIRMS y los datos de la NASA. Este recurso te ayudará a identificar anomalías térmicas en cualquier parte del territorio con una diferencia temporal de escasas horas. Podrás seleccionar zonas territoriales y franjas temporales para disponer de las coordenadas de incendios.
Las imágenes ópticas convencionales también son cruciales para observar el entorno afectado por el fuego. Por ejemplo, con los devastadores incendios que han sufrido el Amazonas, África y Australia. Puedes recurrir a recursos como Sentinel 2, Sentinel 3 y Landsat 8 para descargar imágenes y trabajar sus bandas componiendo imágenes a color natural o falso color. Aquí tienes un sencillo ejemplo de los incendios de Amur trabajando con imágenes a color natural y observando los frentes de avance del incendio en el falso color.
Este seguimiento de zonas afectadas puede realizarse incluso en presencia de humo ya que los incendios tienen un comportamiento muy particular. La vegetación sana refleja energía en el Infrarrojo cercano (NIR) y absorbe energía en el Infrarrojo de onda corta (SWIR). Cuando la vegetación es calcinada adquiere un comportamiento opuesto. Puedes analizar las bandas NIR y SWIR componiendo imágenes RGB a falso color que te permitan discriminar las zonas afectadas por el incendio e incluso componer índices de severidad jugando con el índice de calcinación NBR que puedes analizar e interpretar desde esta entrada.
Las bandas SWIR de Sentinel o las bandas térmicas de Landsat pueden ayudarte a identificar los frentes de avance de un incendio activo viendo más allá de las cortinas de humo generadas por el fuego.
Teledetección y seguimiento de masas de agua
El agua, al igual que la vegetación, es otro elemento natural de particular comportamiento en teledetección. Prácticamente toda la energía a lo largo del espectro electromagnético es absorbida por el agua líquida, por lo que es bastante fácil identificar estos humedales bajo la banda de cualquier satélite.
Desde un punto de vista analítico, una de las principales aplicaciones de la teledetección en masas de agua es el seguimiento de humedales continentales. Visualizar masas de agua en el espectro visible, y a lo largo del tiempo, es una de las mejores formas de entender cómo varían los caudales de estos humedales.
Gestionar imágenes multitemporales para componer timelapses es uno de los recursos visuales más habituales dentro del seguimiento de masas de agua mediante teledetección. Si dispones de varios momentos temporales de tu masa de agua podrás observar los movimientos de la lámina de agua y los niveles hidrológicos a lo largo del tiempo. Aplicaciones como LeoWorks o EO Browser tienen asistentes para generar animaciones temporales a partir de secuencias de imágenes.
Trabajar con Modelos Digitales de Elevación también puede ayudarte a identificar potenciales humedales a través del cálculo del índice topográfico de humedad TWI. En ocasiones, los humedales no son permanentes, por lo que localizar zonas que contengan potencial húmedo capaz de albergar humedales o preservar su aparición en un futuro próximo es clave combinando los Sistemas de Información Geográfica y la Teledetección. Si necesitas recurrir a estos DEM para componer tu índice TWI, puedes acceder a esta colección de modelos a diferentes resoluciones.
La presencia de algas, como los bloom algae, la aparición de vertidos, o la presencia de sedimentos por efecto de avenidas o deforestaciones es una de las cuestiones que también puedes llevar a cabo para evaluar el estado de las masas de agua costeras y continentales. Aplicaciones gratuitas como SEADAS pueden ayudarte a trabajar más allá de las masas de agua continentales y procesar imágenes de océanos y mares.
Y como todo elemento natural terrestre, también dispone de indicadores que pueden ser generados a partir de las bandas de trabajo de los satélites para conseguir discriminar rápidamente masas de agua líquida o sólida. Los índices NDWI y NDSI te ayudarán a discriminar rápidamente las zonas húmedas del resto del territorio.
Teledetección e inundaciones
Las inundaciones producidas por desastres naturales vuelven a tener como actor principal al agua. Dado que el agua, en estado líquido, absorbe energía en todo el espectro electromagnético, puedes emplear también índices como el NDWI, o generar filtros RGB para localizar y realzar rápidamente las zonas anegadas por el agua. Una evaluación entre dos momentos temporales (situación normal y momento de inundación) puede determinar la superficie de impacto tras la inundación y cuantificar la magnitud del problema.
Composiciones RGB 12,11,4 para Sentinel 2, pueden ayudarte a resaltar las zonas inundadas ante estos dos momentos temporales consecutivos pudiendo filtrar las zonas anegadas de agua y realzar rápidamente los lugares afectados.
Dentro de las aplicaciones de la teledetección para el seguimiento de inundaciones, la tecnología rádar es la estrella del análisis. El pulso rádar emitido por el sensor satélite interacciona con las moléculas de agua líquida para polarizarlas y reconocer superficies anegadas por el agua o con cierto nivel de humedad. Empleando datos rádar gratuitos, como los de Sentinel 1, puedes trabajar el estudio de masas de agua con una recurrencia temporal diaria, en presencia de nubes e incluso durante la noche.
Teledetección en erosión y desertificación
La erosión y la desertificación son otros aspectos correlacionados que pueden analizarse a partir de imágenes satélite. Y existen infinidad de maneras de advertir esta degradación territorial. Puedes observar y analizar rápidamente la existencia de fenómenos erosivos en momentos posteriores a lluvias torrenciales. Cuando la superficie terrestre está expuesta, el lavado del suelo aumenta. Observar las zonas costeras o la desembocadura de ríos te ayudará a ver la presencia de sólidos en suspensión y correlacionar potenciales fenómenos naturales o antrópicos que condicionara el lavado de tierras dentro de la cuenca de afección.
También puedes observar el efecto de la erosión y desertificación trabajando el análisis de las masas de vegetación a lo largo de amplios periodos temporales. La reducción de las superficies de cobertura vegetal es determinante para identificar que algo está ocurriendo en el territorio.
Puedes recurrir a imágenes gratuitas del satélite PROBA-V que tienen, como misión, mapear el planeta mostrando el estado de los ecosistemas y masas vegetales. Dispones de las imágenes de PROBA-V para descargar gratuitamente y procesar los datos temporales pudiendo advertir las zonas con mayor o menor cobertura vegetal jugando con sus bandas de trabajo.
Trabajar índices de vegetación como el NDVI también puede permitirte hacer un seguimiento de las masas vegetales de forma cualitativa. Este indicador de vegetación, al igual que otros afines, clasifican el territorio discriminando zonas desnudas frente a zonas con mayor o menor cobertura vegetal. De esta forma podrás identificar rápidamente cualquier masa vegetal a lo largo del territorio y realizar un seguimiento del crecimiento o de la pérdida de masa forestal y agraria.
Una buena forma de identificar las pérdidas de vegetación es su análisis multitemporal. A partir de una serie de momentos temporales, y el juego de un repertorio cromático, podrás identificar las zonas territoriales que generaron ganancia de vegetación, perdieron masas vegetales o se mantienen a lo largo del tiempo. Puedes emplear este toolbox y su paleta de colores de interpretación para este tipo de análisis.
Teledetección y deforestación
Visualizar la pérdida de masa vegetal es otra de las aplicaciones de la teledetección en medio ambiente y que, además, se encuentra vinculada a la erosión y desertificación. Las masas vegetales, al reflejar energía dentro del infrarrojo cercano o NIR, ilustran de manera rápida las pérdidas de superficie arbolada trabajando combinaciones estratégicas de bandas en el falso color. Trabajar con filtros RGB843, para Sentinel 2, o RGB543 para Landsat 8, te ayudará visualizar las zonas vegetales en contraste con los lugares afectados por la tala de árboles o entornos que no presenten vegetación. Así se visualizan las deforestaciones del Amazonas en las inmediaciones de Rondonia, Brasil, al visualizarlas en el infrarrojo cercano y a color natural.
Situciones similares las puedes analizar gracias al índice de vegetación NDVI o recurriendo nuevamente a fuentes satélite como PROBA-V o las imágenes MODIS y Sentinel 3.
Teletección y urbanismo y demografía
El ser humado deja rastro por donde pasa, y las aplicaciones de la teledetección en medio ambiente también responden al impacto humano permitiendo visualizar la expansión de las urbes y el desarrollo de infraestructuras como carreteras, embalses o puentes.
Las actividades humanas pueden observarse de forma rápida a través de la fotointerpretación de cualquier imagen aérea. Pero, además, las infraestructuras responden a infinidad de comportamientos a lo largo del espectro electromagnético que las hacen susceptibles de ser visualizadas jugando con algunas bandas de trabajo. A través del índice NDBI podrás conseguir observar los contrastes de las zonas urbanas y su entorno natural para evaluar la expansión de las ciudades.
Los timelapses, una vez más, también son capaces de mostrar las variaciones territoriales de las zonas urbanas y representar, mediante secuencias animadas de imágenes a color natural, la expansión de las ciudades o el desarrollo de infraestructuras antrópicas. No desestimes recurrir a secuencias timelapses para evaluar los avances de la humanidad en el tiempo y cuantificar el impacto territorial.
Si en algún momento necesitas analizar cómo varía el territorio debido a la presencia del ser humano, la herramienta AppEEARS de la NASA te puede ayudar a trabajar imágenes y datos de una zona en secuencias temporales de años y décadas. Podrás disponer de los datos históricos que maneja la NASA identificando tu zona de interés y trabajando enormes volúmenes de datos en la nube.
Teledetección en la fragmentación del paisaje
Es indiscutible que el desarrollo de las actividades humanas supone un despliegue de infraestructuras y cambios en los usos del suelo que terminan alterando y fragmentando el territorio.
Cada objeto de la superficie del territorio tiene un comportamiento electromagnético particular con una firma espectral específica. Trabajar las firmas espectrales permite desempeñar clasificaciones supervisadas, partiendo de las bandas satélite, y poder así clasificar unidades territoriales como los usos del suelo. A través de esta clasificación supervisada, unidades territoriales con características homogéneas, son representadas para elaborarse mapas de unidades territoriales. El seguimiento territorial de estas unidades permite identificar los cambios en los usos del suelo y la fragmentación del paisaje.
Puedes encontrar infinidad de productos satélite basados en clases de paisaje y usos del suelo a través de la plataforma Copernicus. Uno de los más demandados lo encontrarás jugando con las series temporales de usos del suelo de Corine Land Cover que te pueden ayudar a ver cómo varían las teselas y parches territoriales con el tiempo.
Teledetección y contaminación atmosférica
En las aplicaciones de la teledetección no todo se compone de imágenes satélite e imágenes aéreas tradicionales. La teledetección también es capaz de ver lo que el ojo humano no ve. El mapeo de la presencia de contaminantes atmosféricos se encuentra dentro de las aplicaciones de la teledetección en medio ambiente. Algunos satélites de referencia que puedes utilizar, como Sentinel 5P y su sensor TROPOMI, son capaces de identificar diversos componentes como el CO, NO2, SO2, CH4 y O3 en la atmósfera de manera diaria y ver la evolución de los niveles de contaminación a lo largo de los días. Impactos en la sociedad, como el Coronavirus, han permitido ver el descenso drástico de la contaminación en lugares de cuarentena como China o Italia. Aquí puedes ver cómo Sentinel 5P representa el descenso de las emisiones de NO2 en Italia por la paralización del país durante la cuarentena del virus.
La presencia de incendios, los atascos en las ciudades, la calima o las erupciones volcánicas también pueden ser observadas desde el espacio generando mapas de distribución y seguimiento de contaminación atmosférica. Algunos casos impactantes analizados con estos recursos permiten mostrar cómo, emisiones generadas en un continente, terminan en otro. Este puede ser el caso de los incendios de Australia comprendidos entre Diciembre de 2019 y Enero de 2020, cuyas concentraciones de monóxido de carbono terminaron llegando a las costas de América del Sur en solo unos días.
¿Necesitas más?
Si ya tienes interés por analizar algún aspecto territorial con ayuda de la teledetección, puedes ojear este grupo de herramientas cartográficas y toolkits online que pueden ayudarte a procesar datos de aspectos temáticos concretos. ¡¡Que no pare el chorreo de información!!
