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martes, 5 de febrero de 2013

Investigadores de León y Palencia crean un software para el tratamiento de imágenes de satélite


El software, que mejora los que tienen NASA o ESA, forma parte de una iniciativa para la enseñanza de la teledetección a través de un portal web
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Cristina G. Pedraz/DICYT El empleo de la Teledetección y de sus técnicas es cada vez más utilizado como fuente de información en el estudio y seguimiento del planeta ya que permite detectar, identificar, clasificar, evaluar y medir las diversas cubiertas del suelo y los cambios producidos en ellas. No obstante, la utilización cada vez mayor de la teledetección no se ha acompañado de experiencias de innovación docente que faciliten la enseñanza y el aprendizaje de estas tecnologías en el ámbito universitario. Así lo señalan los investigadores Alfonso Fernández-Manso, del Departamento de Ciencias e Ingenierías Agrarias de la Universidad de León, con sede en el Campus de Ponferrada; y Carmen Quintano, del Instituto Universitario de Investigación y Gestión Forestal Sostenible de la Universidad de Valladolid, ubicado en el Campus de Palencia, quienes han puesto en marcha una plataforma web formativa centrada en la enseñanza de la teledetección y las nuevas tecnologías asociadas.

Como detalla a DiCYT Alfonso Fernández-Manso, el proyecto se denomina RS-EducA (del inglés Remote Sensing–Educatión) y consiste “en una plataforma formativa que se centra la enseñanza de la teledetección y las nuevas tecnologías, satélites de observación de la tierra e imágenes de satélite”. En este sentido, agrega, el principal logro del proyecto “ha sido desarrollar un software propio para el tratamiento de imágenes de satélite que mejora las prestaciones de proyectos similares de la NASA o la Agencia Espacial Europea”.

Además, este software y la plataforma formativa contienen materiales didácticos de apoyo “y, a diferencia de otros proyectos, están en castellano”, por lo que se va a empezar a utilizar en otras universidades latinoamericanas.

Tras el desarrollo inicial, el proyecto se puso en marcha de forma piloto en algunas asignaturas impartidas en las universidades de León y Valladolid, como Técnicas de análisis geomático aplicables a la Ingeniería de Biosistemas, y en los master Investigación en Ingeniería de Biosistemas o Inventario y Teledetección forestal. A continuación, el proyecto fue presentado y testado por el grupo de trabajo de Docentes de Teledetección de la Asociación Española de Teledetección (AET) dentro de las Jornadas para la Docencia y Difusión de la Teledetección que ha desarrollado esta institución. En esta evaluación, agregan los investigadores, participaron los principales especialistas españoles en la materia.

Durante este año, el proyecto se está llevando a cabo en distintos cursos de grado y postgrado en las universidades españolas. Asimismo, ha obtenido el Premio a la Innovación en Enseñanza 2012 que otorga el Consejo Social de la Universidad de León.


Innovación docente

Por otro lado, añaden, RS-EducA que puede seguirse de forma individualizada por el alumno o servir de material en curso de referencia curricular. El fin último es fomentar el proceso de enseñanza-aprendizaje de la teledetección mediante una múltiple acción educativa. De esta forma, detallan sus promotores, se buscar “enseñar las bases teóricas de la disciplina científica, fomentar el aprendizaje práctico mediante el apoyo de un software diseñado especialmente para estas tareas educativas, aportar ejemplos reales y actuales basados en trabajos desarrollados por miembros de prestigiosos grupos de investigación mundial y servir como centro de referencia para todos aquellos profesores y estudiantes que se aproximen al mundo de la teledetección”.

Como fines específicos, se trata de crear “un espacio de aprendizaje para la teledetección, en el que los estudiantes adquieran tanto conocimiento como competencias, asuman un papel activo y protagonista en su aprendizaje y trabajen con sistemas de aprendizaje on-line y con herramientas digitales (TIC)”.

viernes, 12 de octubre de 2012

Usan imágenes vía satélite para conocer el impacto de las explotaciones de carbón


Usan imágenes vía satélite para conocer el impacto de las explotaciones de carbón
Por Cristina G. Pedraz/DICYT | 11/10/2012

Investigadores de las universidades de León, Valladolid y California desarrollan una metodología para analizar explotaciones de carbón a partir de imágenes satélite. El trabajo ha sido publicado en 'Remote Sensing of Environment'.


Mapa de las áreas objeto de estudio (Foto cedida por los investigadores).
La actividad minera en general, y la minería a cielo abierto en particular, pueden acarrear en una degradación ambiental grave. La erosión del suelo o el aumento de la carga de sedimentos como consecuencia del abandono de la actividad sin una restauración posterior son algunas de estas implicaciones ambientales que generan gran controversia en todo el mundo. En la actualidad, se estima que se producen más de 6.185 millones de toneladas de carbón en todo el planeta siendo China, Estados Unidos, India, Australia y Sudáfrica los principales países productores. En este sentido, obtener información acerca de la ubicación de las actividades mineras es esencial para conocer cómo evolucionan ambientalmente estas zonas y también las actividades de restauración que se llevan a cabo una vez concluida la explotación.
Los avances en el análisis de imágenes satélite ofrecen nuevas posibilidades en esta línea, aunque hasta el momento no se ha realizado ningún estudio que analice los cambios producidos por la minería a cielo abierto a una escala global. En este sentido, investigadores de la Universidad de León, la Universidad de Valladolid y la Universidad de California, en Estados Unidos, han publicado recientemente en la revista científica de mayor impacto del ramo, Remote Sensing of Environment, un trabajo en el que aplican una metodología novedosa al análisis de imágenes satélite para estudiar zonas explotadas por carbón. En concreto, el trabajo examina tres áreas de extracción de carbón en el mundo: El Bierzo, en la provincia de León; Kentucky, en los Estados Unidos, y una región australiana.
Como detalla a DiCYT Alfonso Fernández-Manso, del Departamento de Ciencias e Ingenierías Agrarias de la Universidad de León, ubicado en el Campus de Ponferrada, llevan varios años trabajando en esta línea "dada la proximidad de la problemática minera en la provincia de León". Este trabajo se lleva a cabo en colaboración con la Universidad de Valladolid, concretamente con la investigadora del Instituto Universitario de Investigación y Gestión Forestal Sostenible del Campus de Palencia Carmen Quintano.
"Empezamos desarrollando una metodología de estudio propia pero observamos que en Estados Unidos se empleaba, aunque en aplicaciones ajenas a la minería, una técnica mucho más avanzada. Vimos la posibilidad de que ese método se aplicara a los trabajos que hacíamos aquí y a otras zonas del planeta y contactamos con Dar Roberts, de la Universidad de California, uno de los mejores científicos del mundo en el campo de la teledetección", recuerda el investigador. De este modo, iniciaron un trabajo conjunto que ha incluido una estancia de seis meses en la Universidad de California.
Método MESMA
Tal y como recuerda Fernández-Manso, el carbón "tiene una importancia capital en la producción de energía en el planeta y está vinculado a muchos problemas ambientales". En este sentido, la mayor parte del carbón se extrae a cielo abierto lo que produce "una serie de manchas inmensas que se pueden observar desde los satélites". La idea era encontrar un método científico para estimar qué zonas se están explotando actualmente en el planeta, dado que "si se consigue hacer buenos mapas podemos conocer cómo avanzan esas explotaciones y qué impacto pueden tener sobre el cambio climático o sobre la producción de energía". El método empleado, denominado MESMA (siglas en inglés de Multiple Endmember Spectral Mixture Analysis) permite "estudiar los espectros de los distintos suelos donde se está trabajando, saber cómo se comportan y construir unos modelos que nos permitan diferenciar las zonas explotadas por carbón de las no explotadas y cuantificar su superficie", a través de imágenes satelitales LandSat. De esta forma, se podrían estudiar estas áreas explotadas en diferentes momentos y ver cómo evolucionan.
En relación a los métodos que se están utilizando actualmente para realizar esta tarea, avanza el investigador, el trabajo desarrollado pone de manifiesto mejoras de un 20-30 por ciento en la estimación, "unos valores muy importantes".
Aunque en el trabajo se muestran mapas de tres zonas del mundo (España, Estados Unidos y Australia) el objetivo sería elaborar la cartografía de todas las minas de carbón a cielo abierto del planeta aprovechando la cobertura global que ofrecen las imágenes LandSat, algo "que no existe".
Además de la elaboración de un mapa definitivo del carbón en el mundo, la metodología desarrollada permitiría abordar otras cuestiones importantes relacionadas con este tipo de minería, como "conocer la producción total de carbón o comprobar en detalle el impacto ambiental, si están restaurando o no las explotaciones abandonadas, a partir de los datos proporcionados por imágenes satélite a través de esta metodología".

jueves, 22 de marzo de 2012

Bosques en 3D captados por satélites europeos


Mapa en 3D del bosque alemán de Traunstein. |ESA
Mapa en 3D del bosque alemán de Traunstein. |ESA
Tener un informe exhaustivo y preciso de la masa forestal del planeta en tres dimensiones es algo difícil de conseguir desde la superficie terrestre. Sin embargo, sí es posible desde el espacio, según los estudios que presenta ahora la Agencia Espacial Europea (ESA), que ha probado que los radares espaciales hacen mapas en tres dimensiones de gran resolución.
Se trata del Pol-InSARM, una técnica de teledetección basada en la información que recoge el Radar de Apertura Sintética (SAR), a bordo de los satélites europeos ERS-1 y ERS-2, lanzados a mediados de los 90. Con esta técnica, el radar envía pulsos polarizados hacia un blanco determinado y de las señales que se autorreflejan en la superficie terrestre se deducen las características de ese terreno.
Cuando el SAR enfoca un área en diferentes ángulos, puede llegar a determinarse su estructura en 3D, lo que ofrece información de la altura de una masa de árboles y su verticalidad, datos muy útiles para estimar la biomasa real.
Esta biomasa en lugares como los bosques tropicales es crucial para almacenar el dióxido de carbono, por lo que la tecnología espacial, según la ESA, podría es muy útil para conocer la situación de ésta en todo el planeta.

Bosque de Traunstein

Para estudiar esta posibilidad, dentro de la misión Pol-InSAR, los científicos utilizaron los datos sobre los bosques tropicales en la isla indonesia de Borneo, un ecosistema de gran importancia por su potencial para almacenar carbón. El trazado de estos bosques en 3D es importante para determinar la acción del carbón y supervisar los recursos de nuestro planeta. Al comparar los cálculos de altura de los árboles con los datos del satélite, encontraron que la exactitud de la biomasa obtenida era de un 90%.
También probaron hasta qué punto era fiable la altura obtenida para los árboles. En este caso, utilizaron los datos de altitud del bosque de Traunstein, al sur de Alemania, que había recogido el radar en 2003 y 2008. Al comparar los mapas de las dos fechas, encontraron que los cambios eran evidentes: se veían con claridad los árboles altos que habían quedado registrados y también el daño que causó, en enero de 2007, el huracán Kyrill, que destruyó grandes partes del bosque. En otras zonas, sin embargo, el crecimiento de la masa forestal era también evidente.

lunes, 28 de febrero de 2011

Se defiende por primera vez en la comarca de El Bierzo una tesis doctoral con mención europea

El próximo día jueves 17 de junio de 2010 a las 12:00:00 en Edificio de Servicios del Campus de Ponferrada se defiende por primera vez en la comarca de El Bierzo una tesis doctoral con mención europea. El título de la tesis es: "Dasometric characterization, study of productivity and territorial analysis of radiata pine (Pinus radiata D. Don) in El Bierzo (León)", elaborada por Eva Sevillano Marco y dirigida por Alfonso Fernández Manso y Carmen Quintano Pastor.
Miércoles, 16 junio 2010
Pinus Radiata
CALIDAD EUROPEA E INTERNACIONAL DE LA TESIS DOCTORAL El proyecto parte de la beca de investigación concedido por la Consejería de Medio Ambiente de la Junta de Castilla y León al Departamento de Ciencia e Ingenierias Agrarias de la Universidad de León (Campus de Ponferrada ). Los directores de tesis han sido Alfonso Fernández-Manso (Universidad de León) y Carmen Quintano (Universidad de Valladolid). La tesis cumple los requisitos de mención europea, con una estancia en el Institut für Landschaftsökogie, Westfälische Wilhelms- Universität Münster (Alemania) en colaboración con el doctor Andreas Schulte y los informes favorables de los doctores europeos Andres Kiviste (Estonian University of Life Sciences) y Jari Miina (Finnish Forest Research Institute –Metla- Finlandia). Adicionalmente, la doctorando realizó una estancia de tres meses en 2009 en el centro de investigación SCION en Rotorua (Nueva Zelanda) bajo la dirección de la doctora Jenny Grace.
RESUMEN DE LA TESIS DOCTORAL:
La especie forestal Pinus radiata D. Don fue introducida en los años setenta en El Bierzo (León), con el objetivo de producción de madera ligera para el sector minero, actualmente en desuso. En esta tesis, enmarcada en la problemática socioeconómica de esta comarca, propia de las zonas rurales de interior, se abordan los principales aspectos a considerar en la implementación de usos forestales como alternativa de desarrollo rural sostenible. Los objetivos específicos se centran en el análisis de la productividad de la especie desde el punto de vista dasométrico y ecológico, la caracterización de las masas mediante el empleo de técnicas de teledetección y la revisión de la investigación forestal en otras regiones con importante presencia de la especie.
El primer paso consistió en la compilación de datos de dos inventarios forestales (2003 y 2006) de la red de parcelas de muestreo permanentes establecida por la Universidad de León en 2003 en El Bierzo. El procesamiento de los datos dendrométricos permite la cuantificación de variables dasométricas, así como el desarrollo de un modelo de crecimiento dinámico de masa para plantaciones de Pinus radiata D. Don en El Bierzo, publicado en la revista forestal Sistemas y Recursos Forestales (año 2009, volumen 18) del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) Los resultados de la aplicación del modelo permiten el bosquejo de valiosas recomendaciones selvícolas para el establecimiento de la especie en la región y confirman que se representan adecuadamente los efectos tanto de la densidad de la masa como de la calidad de estación. La alta productividad de las masas de radiata en El Bierzo, entre 20-40 m3 ha-1 año-1, dependiendo del terreno, se explica por las elevadas densidades y la aptitud de la estación (la especie ha sido mayoritariamente plantada en antiguos campos agrícolas).
Independientemente, se ha empleado una metodología indirecta para analizar la productividad, examinando relaciones entre variables ambientales y el índice de sitio IS, seleccionado como indicador de productividad en plantaciones de Pinus radiata D. Don del Bierzo. Análisis estadísticos descriptivos han permitido la definición del hábitat óptimo y marginal de los correspondientes parámetros ecológicos en la zona de estudio, que se ha evidenciado con un carácter más mediterráneo que en otras áreas de distribución de la especie en nuestro país. Entre los modelos ajustados mediante análisis de regresión múltiple, la precipitación otoñal y la profundidad del horizonte superficial han resultado los parámetros de mayor influencia sobre la productividad. Uno de los modelos, muy simple debido a la inclusión de estos dos únicos parámetros, es fácilmente aplicable en el terreno. En los estudios ecológicos, hay que destacar la componente territorial, que en este trabajo se ha definido en la cartografía de los parámetros ecológicos y el hábitat y un mapa de superficies de potencialidad para la especie. El resultado permite la predicción del crecimiento de las masas (IS) en áreas donde la especie no ha sido previamente establecida, la valoración de la localización actual de las masas y sugiere la importancia de la selección de la estación y de los tratamientos de fertilización en los programas de reforestación. Una importante reflexión del estudio es que la aptitud del terreno para la especie depende de los objetivos de producción.
Por otro lado, en la planificación forestal, la introducción de plantaciones debe considerar otros puntos de vista aparte de la producción maderera. Por ejemplo, las plantaciones pueden tener como objeto metas medioambientales y/o sociales (conservación de suelos, producción de biomasa, empleo, etc.). En el contexto del cambio climático global, la producción de biomasa es un recurso cada vez más demandado. El planteamiento de uno de los trabajos de investigación permite al mismo tiempo analizar el potencial de la teledetección en la investigación medioambiental a escala regional. Las técnicas de teledetección proporcionan información sobre parámetros biofísicos de las masas forestales. Imágenes satelitales del Chinese-Brazilian Earth Resources Satellite (CBERS) y Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER), acopladas a datos georreferenciados complementarios de Sistemas de Información Geográfica (SIG), y datos de inventario de campo, han sido empleadas en la evaluación de área basimétrica, volumen y biomasa aérea en superficies amplias de plantaciones de pino radiata en la zona. La banda del infrarrojo cercano (NIR) y la imagen fracción de sombra han mostrado coeficientes de correlación significativos con todas las variables dasométricas consideradas. Los resultados son satisfactorios y refuerzan la convicción de la utilidad de la teledetección en la caracterización de los sistemas forestales. Por primera vez en la zona de estudio, se han seleccionado modelos predictivos para abordar la distribución espacial de las variables dasométricas en las masas de radiata, incluyendo la estimación de la biomasa aérea y las reservas de carbono.
Finalmente, los resultados locales fueron sometidos a una reflexión crítica. En términos relativos, el pino radiata ha sido recientemente introducido en El Bierzo, por lo que la experiencia con la especie es limitada. En cambio, es una conífera de primer orden en plantaciones forestales a nivel mundial, especialmente en Nueva Zelanda. En la fase final, se han estudiado in situ los principales aspectos relativos a la planificación forestal y selvicultura de Pinus radiata D. Don desde la perspectiva neozelandesa, centrando el enfoque en la aplicación a las condiciones locales en El Bierzo. La investigación de alto nivel y la amplia experiencia práctica con la especie de este país, en horizontes temporales amplios, apuntan a que la rentabilidad de las plantaciones, especialmente al tratarse de una especie exótica, requiere información sobre cómo las propiedades de la madera y las tasas de crecimiento pueden ser manipuladas con tratamientos culturales y programas de mejora genética. Así, como colofón a los trabajos de investigación, se han examinado los efectos interactivos de la densidad de plantación y el genotipo sobre la dureza y el crecimiento (altura y diámetro) mediante la revisión de la experiencia forestal con Pinus radiata D. Don y mediciones obtenidas a partir de una muestra de pies de pino radiata de una parcela tipo Nelder en Nueva Zelanda. Entre los resultados, destaca la influencia de la densidad de la masa en el crecimiento y calidad de la madera. En el presente, la planificación, la aptitud del terreno y generalización de prácticas silvícolas que contrarrestaran los principales problemas productivos de las masas (rectitud, nudos, calidad de la madera, aprovechamiento de las ramas), junto al desarrollo y consolidación de una industria de transformación y mercado son los factores más decisivos para el éxito de la introducción de esta especie. Sin un enfoque adecuado, el potencial de esta especie puede ser desaprovechado.
Esta tesis doctoral es una síntesis de todos estos pasos e integra todos los estudios relacionados con pino radiata en el área de estudio.
Parte de los resultados de los trabajos que la componen se han presentado al Congreso Forestal Nacional (septiembre de 2009, Ávila), al Congreso de la Asociación Española de Teledetección (septiembre 2009, Calatayud), al IEEE International Geoscience & Remote Sensing Symposium (IGARSS) (julio 2009, Sudáfrica) y a revistas especializadas (Sistemas y Recursos Forestales -año 2009, volumen 18- del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria –INIA-).