Aplicación de la Geomática en los Estudios de Erosión del Suelo (Cárcavas)
Autores: Marisela Navarro, Freddy Flores A., Glenis Valencia G, Maritza Silva C. Centro de Procesamiento Digital de Imágenes (CPDI). Fundación Instituto de Ingeniería. (FIIDT).
Introducción.
La erosión es un proceso natural donde las rocas y los suelos se van desprendiendo de la superficie trasladándose de un lugar a otro, especialmente por la acción del agua, el viento, el hielo y la gravedad. Este tratamiento que ocurre en los suelos provoca los cambios en el paisaje, un proceso que puede ser muy lento, de miles de años y que se acelera por la actividad antrópica.
Las causas que provocan la erosión del suelo pueden variar, de tipo natural como la sequía, por la acción del agua como erosión hídrica y por el viento o erosión eólica y otras por el producto de procesos químicos, la temperatura o por la acción del hombre.
Según Kirby, (1964)…El proceso erosivo por acción hídrica involucra tres aspectos fundamentales: desprendimiento, transporte y deposición, teniendo como fase inicial el efecto que ejercen las gotas de lluvia cuando golpean la superficie del terreno disgregando o rompiendo las fuerzas que unen los agregados y separándolos en pequeñas partículas. (s/p).
Cárcavas. Manifestación de erosión hídrica y problemas.
De acuerdo al planteamiento anterior, se puede hacer mención que una forma de manifestación de erosión hídrica son las cárcavas, definidas como los socavones producidos en rocas y en suelos de lugares con pendiente fuertes a causa de las avenidas de agua de escorrentía produciendo un avance lateral y longitudinal. Las cárcavas dan lugar a problemas de inestabilidad de taludes trayendo consigo afectaciones a obras civiles sino se toman las previsiones para su control. Por ello resulta interesante observar este tipo de fenómeno en la siguiente Figura 1.
En este orden, las consecuencias que se derivan de la formación de cárcavas citamos las siguientes:
Se puede considerar las observaciones realizadas Gásperi, (1982; 2009) y Gómez, (2011) acerca
(…) de las pérdidas de nutrientes, disminución de la tasa de infiltración y capacidad de retención de humedad, reducción de la superficie de tierra arable e incremento de costo de desarrollo, sedimentación de cauces naturales y en canales de riego, acumulación de sedimentos en calles o carreteras (…)
Atendiendo los planteamientos desarrollados hasta ahora resulta interesante destacar como en algunas zonas de Venezuela, la formación de cárcavas presenta un rápido crecimiento producto del proceso de escorrentía superficial y de la litología existente (suelos arenosos y arcillosos propios de terrenos aluviales), convirtiéndose en una amenaza para algunas comunidades, agravándose durante los periodos de lluvias; lo que trae como consecuencia el colapso de viviendas, vialidad, destrucción de obras civiles, afectación al sistema eléctrico, entre otras.
Por todo lo anterior, para hacer seguimiento al desarrollo de cárcavas, la teledetección es una herramienta muy útil para este tipo de estudio. Las imágenes de satélite permiten medir el área afectada y analizar la evolución de la misma, contribuyendo a efectuar seguimiento de este proceso erosivo para permitir acciones de control y reducción de sus efectos en las comunidades y ambiente.
Aporte de la Geomática.
Para mostrar el uso de esta herramienta, se presenta un estudio realizado en el Parque Nacional de Guadarrama en Madrid, España; el cual se caracteriza por la presencia de fuertes cárcavas, algunas expuestas y otras ubicadas en zonas de densa vegetación; se evidencian suelos constituidos por arenas con algunos niveles de gravas y arcillas. Se seleccionó este sector para analizar la evolución y estado de las cárcavas. Este ejemplo de aplicación ha sido extraído del trabajo realizado por García R. María del Pilar. (2020) Estudio de áreas degradadas mediante imágenes obtenidas con un UAV (dron) y con el satélite Sentinel de la Agencia Espacial Europea. España
De acuerdo a lo anterior, se consideraron las imágenes satelitales de distintas fechas con diferente resolución espacial y espectral con el fin de comparar y determinar qué información se puede extraer de cada una de ellas. Las imágenes elegidas corresponden a los sensores Landsat 8, Spot 5 y Sentinel 2, a través de las mismas, se determinó que las imágenes satelitales Sentinel muestran una mayor precisión en la detección de las cárcavas; además, se identificó un incremento en las superficies de las cárcavas por poseer una textura arenosa y escasa vegetación, desarrollándose sobre espesores de sedimentos aluviales.
Cabe agregar, que en este estudio se efectuaron varios tratamientos digitales para mejorar los resultados; entre ellos, se efectuó mejora espectral mediante combinaciones de bandas para diferenciar las áreas con vegetación frente a suelos urbanizados, con el fin de discriminar las áreas erosionadas, además de áreas de cárcavas profundas. Durante este proceso se propuso manejar las combinaciones de bandas en RGB, así: 8, 3,2; 8, 2,1; 2, 9,12 y 2, 6,8. Como también se consideró otros mecanismos para distinguir con mayor precisión las áreas urbanizadas y zonas de cultivos; por último se emplearon los dispositivos de transformación RGB a IHS para discriminar los pequeños cursos de agua y el patrón espacial de las áreas acarcavadas.
Sobre la base de las consideraciones anteriores, también se incorporó en este proceso de estudio las imágenes logradas a través de drones logrando obtener una mejor resolución espacial, sin embargo, no se logra una mayor resolución temporal, no obstante los sobrevuelos que se realizan en superficies pequeñas resultan útiles para estudios muy locales.
De acuerdo con los razonamientos expuestos, se muestra una imagen Sentinel 2 tomada el 23 -07-2016, los tonos claros corresponden a los suelos más degradados, distinguiéndose el patrón espacial de las áreas acarcavadas. Ver Figura 2.
Luego por último, se realizó un tratamiento digital a la imagen que consistió en la mezcla de la imagen Sentinel 2 con un ortofotomapa del área de estudio, mejorándose la resolución espacial y lográndose una mejor discriminación de los distintos elementos del terreno, destacándose las áreas acarcavadas, como puede observarse a continuación en la Figura 3, las cuales se resaltan en tonos blancos.
Los resultados obtenidos demuestran que las imágenes Sentinel es una herramienta de gran avance para el estudio de los procesos de erosión del suelo por su resolución espacial y espectral.
Las Figuras 4 y 5 muestran ejemplos de visualización de cárcavas a través de otros sensores y con diferente resolución espacial.
Conclusiones
Dentro de los diferentes tipos de erosión tenemos las cárcavas, originadas por un proceso de socavación de las aguas que escurren por la ladera. Se deben establecer medidas de seguimiento y control de este proceso erosivo, ya que pueden ocasionar fuertes afectaciones si se localizan cerca de zonas urbanizadas.
El uso de sensores remotos es una alternativa para dar seguimiento a este proceso erosivo, ya que mediante el uso de imágenes satelitales se logra identificar y cuantificar las áreas que presentan cárcavas producto de la erosión hídrica.
Se determinó que la imagen Sentinel ofrece un mejor resultado debido a su mayor resolución espacial y espectral en lo concerniente al estudio y seguimiento de las cárcavas. Discrimina muy bien las áreas con vegetación, permitiendo diferenciar zonas cultivadas, urbanizadas y las áreas afectadas por la erosión.
Para la obtención de buenos resultados se recomienda emplear en el mismo estudio el uso de imágenes satelitales de diferentes resoluciones espaciales y espectrales y si existe posibilidad implementar el uso de drones ya que contribuirá a proporcionar mejor información para estudios locales.
Referencias Bibliográficas.
- EXPERIENCIAS PROPIAS. Personal Profesional y Técnico del Centro de Procesamiento Digital de Imágenes-Fundación Instituto de Ingeniería. Caracas.
- García R. María del Pilar. (2020) Estudio de áreas degradadas mediante imágenes obtenidas con un UAV (dron) y con el satélite Sentinel de la Agencia Espacial Europea. España.
- Gásperi, (1982; 2009) y Gómez, (2011). Kirby, (1964) Cuantificación de la erosión regresiva en cabeceras y perdida de suelo en cárcavas en el sector de Susucal. Estado Lara. Venezuela.
- José A. Martínez-Casasnovas. Suelo-Paisaje-Erosión. Erosión por cárcavas y barrancos en el Alt Penedès – Anoia (Cataluña). Un enfoque de estudio mediante tecnologías de la información espacial: Bases de datos, Sistemas de Información Geográfica y Teledetección. Lleida, septiembre de 1998.
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