Autora: Marisela Navarro. Centro de Procesamiento Digital de Imágenes (CPDI). FIIDT.
I. Introducción.
El hundimiento de un terreno trae numerosos riesgos a la misma naturaleza, por los cambios de la morfología del lugar. Los cambios en el uso de la tierra son muy importantes cuando ocurren en áreas agrícolas, industriales zonas urbanas incluyendo vialidad, provocando daños en estructuras como por ejemplo: deterioro de la infraestructura de los servicios públicos, la inseguridad de las viviendas, posibles inundaciones, etc., desmejorando de esta manera la calidad de vida de todos los habitantes de la zona.
De acuerdo con las observaciones que se han venido realizando, estos eventos se relacionan a la subsidencia, fenómeno que genera deformaciones en un terreno, según en el ámbito de la geología; y se describe como el progresivo hundimiento de una superficie, (generalmente de la litosfera) ocasionando movimientos de componente vertical principalmente; bien sea por el movimiento relativo de las placas tectónicas que incluyen tanto la convergencia de las mismas como su divergencia. Entre otros casos, se tienen los procesos de consolidación de suelos blandos y orgánicos, el descenso del nivel freático por largos periodos de sequias. Como también los generados por la acción humana; como es el caso de las cuencas petroleras, provocada por la extracción del petróleo y del gas y por el vaciado de los acuíferos cuando no se reponen las aguas extraídas.
II. Métodos para su Detección.
Sobre la base de las consideraciones anteriores, a fin de establecer medidas correctivas se han venido desarrollado métodos que permiten determinar las áreas afectadas por este fenómeno, tales como: la Topografía (Nivelación), Técnicas Geodésicas (GPS), e Instrumentación Geotécnica; (extensómetros) como también procesos basadas en Imágenes Satelitales conocidas como la Interferometria Diferencial con Radar de Apertura Sintética, (DinSar o InSar), que se ha convertido en una herramienta complementaria de monitorización, que permite medir en detalle la evolución espacio-temporal de la subsidencia del terreno proporcionando una cobertura espacial continua del campo de deformación.
Con referencia a lo anterior, en la técnica DinSar se utilizan las imágenes obtenidas en la misma zona mediante un Radar de Apertura Sintética (SAR), en instantes diferentes para calcular un interferograma diferencial con el fin de detectar las deformaciones del terreno en los tiempos en que se dispone de las adquisiciones.
Estos métodos de procesamiento se basan en algoritmos avanzados, (Interferometría Diferencial Avanzada, A‐DInSAR) según Arnaud, (2003) Bernardino, (2002) Ferretti, (2001) Mora, (2003) Prati, (2010) utilizando un gran número de imágenes SAR permitiendo mejorar la estimación de la deformación y obtener así una evolución temporal de la subsidencia.
En relación con este último, resulta interesante ilustrarlo a través de un ejemplo con el fin de dar a conocer el procedimiento que se considera en esta nota técnica. Para ello, se emplean imágenes satelitales de radar de libre acceso provenientes de la plataforma satelital Sentinel-1, en este caso se consideró un periodo de 3 años (2014-2017), en la zona en estudio correspondiente con la Costa Oriental del Lago de Maracaibo, Estado Zulia. Venezuela.
En el mismo orden de ideas, se lleva a cabo una evaluación de la subsidencia en la Costa Oriental del Lago de Maracaibo, aplicando para ello las técnicas geodésicas; además de las plataformas satelitales Sentinel 1 A y 1 B, cuya obtención de los datos se logran a través de las imágenes de radar con el formato requerido para la generación de interferogramas.
Seguidamente se eligen diez (10) imágenes del mismo mes y año, que presenten las mismas características atmosféricas; además, de los interferogramas obtenidos con Sentinel 1, estos se deben generar con una separación temporal mayor o igual a 2 años, para así, lograr obtener los patrones de deformación bien definidos. En este proceso se consideraron los programas SNAP y SNAPHU en el procesamiento. Las imágenes permitieron hacer un estudio multitemporal de la zona a través de la generación de 5 interferogramas, para evaluar el comportamiento del fenómeno.
Para el cálculo de los interferogramas diferenciales, se empleó un modelo digital de elevación para obtener lo que se denomina un interferograma sintético, seguidamente se aplicó la técnica de remoción de la fase topográfica así como herramientas de filtraje que permitió discernir anillos interferometricos correspondientes con la zona de estudio (círculos rojos) como se muestra en la Figura 2, de esta manera se obtiene las diferencias entre las escenas, con fin de determinar los cambios asociados al fenómeno estudiado. Por último, se realizaron las correcciones geométricas a los productos obtenidos.
Es importante enfatizar, que todos los productos generados por el fenómeno de deformación en la zona se simbolizan por la concentración de colores que representan anillos interferometricos como se muestra en la Figura 3, ubicados específicamente en las proximidades de la línea costera, de Cabimas y Ciudad Ojeda y en menor magnitud en el Municipio Lagunillas, lo cual indica que el método utilizado arrojo resultados confiables.
Para cuantificar la subsidencia, se observó el valor de fase representado por la secuencia de colores se dirige desde los negativos a los positivos (-2,56 a 2,56), esto significa que la superficie se aleja del sensor, esto representa movimiento de subsidencia o hundimiento, Se puede observar en la Figura 3.
Al observar el número de anillos interferometricos formados en la zona analizada y al multiplicar ese valor por la mitad de la longitud de onda con la que trabaja la plataforma Sentinel, se obtiene la cuantificación de la deformación que fue de 2.8 centímetros para Sentinel.
III. Conclusión.
- Es importante hacer seguimiento a los procesos de subsidencias a fin de conocer su origen y establecer medidas para mitigar o reducir sus efectos. Cada uno de los métodos existentes tiene sus ventajas y desventajas, es por ello que se recomienda aplicarlos en conjunto para el seguimiento espacio-temporal de la subsidencia.
- Los interferogramas calculados con Sentinel-1 deben generarse con imágenes provenientes de ambas plataformas satelitales (S1A y S1B) para obtener resultados garantizados.
- Se ha demostrado que la técnica de interferometria diferencial es viable y fiable para la medición de subsidencias continuas por su precisión con respecto al desplazamiento del terreno, gracias a sus fundamentos físicos y matemáticos. Esta técnica es recomendable en la fase de monitorización del fenómeno de subsidencia.
Referencias
- Bermúdez Arenas, Ileanis. (2019). Detección de subsidencia por efecto de extracción petrolera aplicando la técnica DinSAR en Venezuela. Maracaibo. Venezuela.
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