Autores: Freddy Flores A, Marisela Navarro, Glenis Valencia G, Maritza Silva C. Centro de Procesamiento Digital de Imágenes (CPDI).FIIIDT.
Esta entrega corresponde a la parte del proyecto “Cambios Paleoecológicos y Paleohidrológicos en los Llanos Centro Occidentales Venezolanos, cuenca baja del río Portuguesa, desde el último máximo glacial hasta el calentamiento global actual”, por el FONACIT Proyecto PEII N° 2013001677, donde participó personal del Centro de Procesamiento Digital de Imágenes (CPDI) – Fundación Instituto de Ingeniería y del Departamento de Ciencias de la Tierra – Instituto Pedagógico de Caracas-, así como especialistas de otras instituciones.
Esta aplicación, es una de las tantas donde la Geomática, específicamente la teledetección puede ayudar a procesar, analizar e interpretar geoinformación de diferentes fuentes, espacio geográfico y tema, que en este caso es cartografiar la geología y geomorfología para lograr el objetivo de describir estas variables en la cuenca baja del río Portuguesa. En general este proyecto contempló, como responsabilidad del CPDI, la actualización de las variables hidrografía y vialidad para obtener el mapa base actualizado; la cartografía de las unidades Geológicas y Geomorfológicas aplicando técnicas de teledetección y la delimitación de las unidades de uso de la tierra y la cobertura natural.
Metodología
Metodológicamente el levantamiento de la geología superficial y geomorfología se resume en la Figura 1, a través de una secuencia de actividades , que van desde la selección de las imágenes satelitales con base principal en la contribución atmosférica, pasando por la caracterización de discontinuidades litológicas usando índices espectrales, hasta llegar a la comprobación y validación de los resultados en campo.
Para el pre-procesamiento, ortorectificación y el procesamiento con fines de extracción e interpretación de los datos e información de las imágenes de satélite, se utilizaron los programas especializados, Erdas Imagine 9.3 y ENVI EX 4.8 y 5.1, y la herramienta de éste «Density Slide».
De estas actividades se tiene:
- Inventario y recopilación de Información Cartográfica.
Mapas Topográficos escala 1:100.000, Ortofotomapas escala 1:25.000, Bases de Datos: Vialidad, Hidrografía, ABRAE y el Modelo de Elevación Digital del proyecto SRTM (Shuttle Radar Topography Mission); Imágenes de satélite: VRSS-1 Satélite Miranda, fecha 21/02/2014 y Landsat 8 de fecha 05/01/2014 y 12/01/2014
- Pre-procesamiento y Ortorrectificación
El pre-procesamiento de las imágenes, consistió en la corrección radiométrica de los datos, es decir convertir los niveles digitales a unidades de radiancia o energía en Wm-2 sr-1. Por su parte el proceso de ortorrectificación es el ajuste geométricamente de la imagen a la realidad del terreno y sistema de referencia nacional.
- Combinaciones de bandas y aplicación de índices espectrales
En la interpretación y tratamiento de las imágenes se definieron las características morfológicas y espectrales de los principales elementos geológicos y geomorfológicos de interés: drenajes, unidades geomorfológicas, lineamientos geológicos, así como la delimitación de unidades homogéneas desde el punto de vista litológico. Para esto se utilizaron las técnicas siguientes:
a. Componentes Principales: es una técnica de análisis estadístico multivariable que selecciona combinaciones lineales no correlacionadas (autovectores), donde cada combinación extraída o componente principal posee una varianza menor. Al visualizar los componentes principales en RGB se obtiene una imagen que resalta los contrastes existentes en el terreno. Esta técnica permitió delinear cuatro posibles unidades informales.
Para el cálculo de la componente principal se utilizaron todas las bandas de la imagen del satélite Landsat 8, una vez combinadas, se evidenció un patrón de comportamiento espectral en áreas expuestas, que se contrasto con la imagen original para identificar discrepancias o diferencias dentro de una misma área asociada a una formación geológica, las cuales en la imagen original no eran evidentes a simple vista (Figura 2).
b. Cociente de Bandas: esta técnica resalta las diferencias espectrales de las características del mineral que se pretende detectar. Se fundamenta en el hecho de que materiales idénticos en superficie, pueden tener diferentes valores de brillo en la imagen, debido a efectos topográficos, sombras, iluminación solar entre otros. El cociente de bandas es una transformación que permite suprimir estos efectos no deseados y revelar en una sola banda, el contraste espectral asociado a un mineral particular (Bodruddoza. M, et al, 2011).
Se hizo necesario realizar la evaluación de las unidades litológicas que afloran en el área, para conocer las propiedades espectrales de los minerales a detectar y en que rango presentan mayores rasgos de absorción y reflexión, para luego diseñar los cocientes con base en lo que se requería resaltar.
El área de estudio está conformada por una planicie, donde sus sedimentos provenientes del sistema fluvial del río Portuguesa y el río Apure, trasportan sedimentos de grano fino específicamente arenas, gravas y limos. Debido a la presencia de estos, se aplicaron dos tipos de cociente de bandas, uno para resaltar los pixeles con presencia de óxidos de hierro, cociente 3/1 (de brillo intenso), y otro, el cociente 5/7 para discriminar diferentes tipos de arcilla, figura 3.
c. Modelo de Sombras
Modelo de gran importancia para la delimitación de las unidades geológicas y geomorfológicas, el cual fue generado a partir del Modelo de Elevación Digital (DEM) del proyecto SRTM. Este modelo es una superficie lambertiana que simula la posición del sol generando una vista pseudo3D del área de estudio, con los parámetros dirección de iluminación de 315 grados y un ángulo de 65 grados sobre la horizontal, que al combinarse con la red de drenaje, permite identificar formas del relieve y los estilos estructurales (Figura 5).
RESULTADOS Y ANÁLISIS.
a. Definición de unidades Informales
Al aplicar la técnica de componentes principales, se logró diferenciar cuatro unidades informales, dentro de la misma formación geológica. Se identificaron áreas con mayor contenido de arcilla, por las inundaciones periódicas, y la presencia de unidades geomorfológicas tipo cubetas de
decantación y de desborde, donde se ha depositado sedimentos de grano más fino de tipo arcilloso. Además, el río Portuguesa presenta una morfología de tipo sinuoso y meándrico, con escasa pendiente longitudinal, abundante carga en suspensión (limo y arcilla) y poca carga de fondo. Igualmente, existen unidades geomorfológicas como el complejo orillar, barras y banco de arena, donde los sedimentos son más gruesos y variables. Estas unidades se localizan adyacentes al río y a los meandros abandonados. Ver Figura 4.
b. Extracción de lineamientos geológicos
Para la extracción de los lineamientos geológicos, como son las fracturas, capas y diques se utilizó la aplicación PCI Geomática 2013, con la opción LINE, la cual tiene la capacidad de extraer automáticamente de una imagen información lineal, aplicándosele al modelo de sombras. Cabe destacar que este algoritmo de extracción consiste en tres etapas: Detección de bordes, la definición de los umbrales y la extracción de las curvas.
Como resultado, se obtiene una capa de líneas que representan fracturas con diferentes orientaciones, algunas coinciden con la geometría del drenaje, otras presentan orientación casi paralela (N80E, N10W yN50E aproximadamente) y que se puede interpretar que son fracturas producto de la ocurrencia de procesos de deformación por esfuerzos compresivos. Como puede observarse los lineamientos geológicos aportan información sobre la deformación estructural de la zona estudiada. Posteriormente se debe realizar un ajuste con la interpretación visual, (Figura 5).
De éste producto, se interpretó, que el estrangulamiento de meandros y por la forma del cauce del rio, que en algunos tramos es rectilíneo, puede estar asociado a un lineamiento estructural. Asimismo, hacia el sur oeste del área, se visualiza que el cauce del río Apure, presenta cambios de dirección con un ángulo muy pronunciado, lo cual se debe al lineamiento interpretado en el sector.
c. Unidades Geomorfológicas.
Para designar las unidades geomorfológicas, se tomó como referencia la clasificación de Alfred Zinck (2012), considerando, el grado de precisión que se requería para los objetivos del estudio y la escala de trabajo.
La definición de las unidades geomorfológicas, el paisaje, tipo de relieve y las formas de terreno, tuvo como insumo la imagen del satélite Miranda. Para este caso solo se mostrará lo referente al tipo de relieve, el cual es el nivel categórico intermedio en el sistema de clasificación taxonómica de las unidades geomorfológicas.
A través de la interpretación visual, se logró identificar los tipos de relieve presentes en el área, bajo los criterios: tipo de topografía, la posición relativa y la desnivelación; con un nivel de percepción más detallado al momento de la interpretación.
En el área de interés se presentaron varios tipos de relieves: la vega aluvial, llanura aluvial o de desborde y la planicie aluvial, como se muestra en la Figura 6.
Referencias
- Bodruddoza. M, Fujimitsu. Y, 2011. Mapping hydrothermal altered mineral deposits using Landsat 7 ETM+ image in and around Kuju Volcano, Kyushu, Japan. Journal of Earth Systems. v. 12, No 4. p. 1049-1057.
- Informe Técnico final del Proyecto PEII Nº-2013001677, (2016).
- Zinck, A. (2012). GEOPEDOLOGIA, Elementos de geomorfología para estudios de suelos y de riesgos naturales.
Contactos: freddyfloresa@gmail.com; marisela_navarro7@hotmail.com; glenisvalencia38@gmail.com; maritcie@gmail.com