Procedimiento para la evaluación de la cobertura vegetal en sistemas sedimentarios costeros mediante tecnologías de la información geográfica (TIG): La Graciosa (Islas Canarias)
Abstract
Este trabajo forma parte de un diagnóstico sobre la dinámica sedimentaria eólica de la isla de La Graciosa (islas Canarias, España), desarrollado al amparo de un proyecto de I+D+i. Como premisa de partida se considera que la evolución reciente de la cobertura vegetal es un excelente indicador de cambios ambientales, naturales o antrópicos, producidos en los sistemas arenosos, especialmente cuando éstos son áridos. Con base en esta premisa, el objetivo es diseñar un procedimiento para clasificar la cobertura vegetal en sistemas sedimentarios eólicos áridos según su recubrimiento en este, todo ello mediante el tratamiento digital de imágenes aéreas. El desarrollo metodológico se basa en la utilización de una ortofoto multiespectral de febrero de 2009, con una resolución espacial de 10 centímetros. La reclasificación estadística de los valores capturados por la banda verde permite discriminar las coberturas vegetación y arena. La vegetación es vectorizada a una geometría de puntos y se calcula su densidad para distintas áreas de vecindad. Se comparan los resultados con los obtenidos mediante un método empírico de fotointerpretación que permita obtener el procedimiento óptimo para alcanzar nuestro objetivo. El método nos ofrece la posibilidad de caracterizar y analizar espacialmente cuatros tipos de coberturas vegetales en los sistemas arenosos de la isla de La Graciosa. Se valora la eficacia del cálculo de densidad de vectores, así como el uso de bandas visibles, en la caracterización de la cobertura vegetal, siempre que se den unas condiciones ambientales específicas. Se discute la mayor rapidez y objetividad en la generación de la información, con respecto a otros métodos basados en el análisis visual. Los resultados obtenidos suponen un avance en la caracterización de la cobertura vegetal en sistemas sedimentarios eólicos áridos así como futuras líneas que comparen estos resultados con distintas variables ambientales y antrópicas
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TÍTULO DEL TFT PROCEDIMIENTO PARA LA EVALUACIÓN DE LA COBERTURA VEGETAL EN SISTEMAS SEDIMENTARIOS COSTEROS MEDIANTE TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (TIG): LA GRACIOSA (ISLAS CANARIAS) Leví García Romero Curso 2013/2014 Dña. Emma Pérez-Chacón Espino D. Luis Hernández Calvento Trabajo Fin de Título para la obtención del título de Máster en Gestión Costera
Este Trabajo Final de Título (TFT), titulado “Procedimiento para la evaluación de la cobertura vegetal en sistemas sedimentarios costeros mediante tecnologías de la información geográfica (TIG): La Graciosa (islas Canarias)”, ha sido realizado por Leví Garcia Romero, con DNI: 54085667V, alumno del Máster Universitario en Gestión Costera de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Los tutores de este trabajo han sido los doctores Emma Pérez-Chacón Espino y Luis Hernández Calvento, adscritos al Grupo de investigación Geografía Física y Medio Ambiente, integrado en el Instituto de Oceanografía y Cambio Goblal (IOCAG). Esta investigación ha sido posible gracias a dos convenios de colaboración con el Organismo Autónomo Parques Nacionales (centro “isla de la Graciosa”), del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente del Gobierno de España, gestionados a través de la Fundación Universitaria de Las Palmas. Sus resultados se enmarcan, así mismo, en los proyectos “SEJ2007-64959” y “CSO2010-18150”, financiados por el Plan Nacional de I+D+i del Gobierno de España, con participación de fondos FEDER. Fdo. Emma Pérez-Chacón Espino Fdo. Luis Hernández Calvento Fdo. Leví García Romero Las Palmas de Gran Canaria, Julio de 2014.
AGRADECIMIENTOS Estetrabajonotendríasentidosinelapoyodeaquellaspersonasquehanestadoconmigo duranteestetiempo. EnprimerlugarquieroagradecerlalaborquehantenidomisdirectoresEmmaPérez‐Chacón EspinoyLuisHernándezCalvento.Ellossonlosquemehandadolaoportunidadparaque pocoapoco,tantoestetrabajocomounafuturatesis,salganadelante.Tambiénesde reconocerlapacienciaylaconfianzaquehanpuestoenmí.AEmma,poresosmimosyaLuis pordescubrirloypasarmuybuenosmomentosenestosúltimosmeses. AAntonioHernándezCordero,porquedealgunaformatambiénmehaadoptadoenestos últimosmeses.Esquiénmehaaportadoalgunasclavesparafuturaslíneasdetrabajoycon quienmepongoahablartantodelos“matos”quehayenlossistemasdedunas,comode cualquiertemaquesurjaeneldía,comolascosasquehaceesepequeñínllamadoNéstor. ANatiyEli,miscompañerasdetrabajo,porelapoyo,lasopiniones,losgrandesconsejosy comono,losbuenosmomentosquecompartimosenlascampañas,cadavezquehayalgún revuelo(entregadeinformes,organizacióndeeventos,etc…)yeneldíaadíaenlosdespachos quecompartimos. ALidiaRomero,AntonioRamónyPabloMáyerporsuamistadylosdetallesquetienen conmigoeneltrabajo. Amiscompañerosdemáster,Guilherme,Alejandro,Javier,Vidina,Fede,Fernando,Pabloy Jackeline,porqueaunqueestesegundoañohemosestadomásseparados,noquitaelbuen primercursoquepasamosyelaprecioquelescogíporquenuncaexistiórivalidadentre nosotros. ACarolina,poraguantarme,porayudarme,porhacermepensar,porestaramilado,por quererme…..,portodolosratosquehemospasadoypasaremosjuntos.Porquegraciasati,y hablandoenloprofesional,tengounejemploaseguir. Amihermanoymimejoramigo,Efraín,porqueaunqueesmáspequeño,nodejaréde aprendercosasdeélyporsupuestonodejarédeorganizarcosascomoesefestivalqueestáa lavueltadelaesquina,graciasaél,desconectodeltrabajo,algoimprescindibleparavivir. Amispadres,porquesinellosnohubiesesidolapersonaquesoy.Portodoelcariñoqueme handadosiempre,porestarlejosyalmismotiempotancercademiscuestionesacadémicas. Porquesiempremeapoyaronparaestudiarloquemegustabaynoloque“teníasalida” aunquenomegustara. Ycomono,aAbián,Antonio,Aridane,Rober,Borja,David,Olaf,Almudena,Cathy,Patricia, Yessica,Ilenia,Nayomi,Cristian,Tania,YurenayJose(aunqueparamísiempreserásLoloymi primeramigoenelmundillodelaGeografía).Todosporsermisamigosdesdehacetantos añosyseguirsiendounapoyoparacualquiercosaenlopersonal. Seguroquemedejaréamuchaspersonas,misdisculpas,peroquesepanqueestántambién dentrodeestebarco.
ÍNDICE RESUMEN 7 ABSTRACT 8 1-. INTRODUCCIÓN 9 1.1 Antecedentes 13 1.1.2 Los sistemas de dunas costeros 13 1.1.3 Los sistemas de dunas litorales de Canarias 15 1.1.4 La cobertura vegetal en los sistemas de dunas 17 1.1.5 Las TIG en los estudios de la cobertura vegetal 18 1.2 El ámbito de estudio 21 1.2.1 Los sistemas sedimentarios eólicos de La Graciosa 23 1.2.2 Rasgos antrópicos 24 1.3-. Objetivos 30 2-. METODOLOGÍA 31 2.1 Procedimiento para medir el grado de recubrimiento de la cobertura vegetal en el sistema sedimentario eólico 34 2.1.1 Preparación de la “banda 2” (verde) de la ortofoto digital 34 2.1.2 Reclasificación 35 2.1.3 Vectorización de la cobertura vegetal 36 2.1.4 Calculo de la densidad de la cobertura vegetal 37 2.1.4.1 Densidad de la cobertura vegetal. El muestreo 38 2.2 Comprobación del muestreo óptimo: comparación con el método empírico 39 3-. RESULTADOS 41 3.1 Resultados según los muestreos realizados 43 3.2 Resultados del muestreo óptimo 45
3.3 Cobertura vegetal de los sistemas sedimentarios de La Graciosa: resultados obtenidos a partir de un rectángulo de 9×9 m 47 4-. DISCUSIÓN 53 5-. CONCLUSIONES 59 6-. PERSPECTIVAS 63 7-. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 67 8-. ANEXOS 79 9-. DESARROLLO DEL TFT 83
7 Resumen Este trabajo forma parte de un diagnóstico sobre la dinámica sedimentaria eólica de la isla de La Graciosa (islas Canarias, España), desarrollado al amparo de un proyecto de I+D+i. Como premisa de partida se considera que la evolución reciente de la cobertura vegetal es un excelente indicador de cambios ambientales, naturales o antrópicos, producidos en los sistemas arenosos, especialmente cuando éstos son áridos. Con base en esta premisa, el objetivo es diseñar un procedimiento para clasificar la cobertura vegetal en sistemas sedimentarios eólicos áridos según su recubrimiento en este, todo ello mediante el tratamiento digital de imágenes aéreas. El desarrollo metodológico se basa en la utilización de una ortofoto multiespectral de febrero de 2009, con una resolución espacial de 10 centímetros. La reclasificación estadística de los valores capturados por la banda verde permite discriminar las coberturas vegetación y arena. La vegetación es vectorizada a una geometría de puntos y se calcula su densidad para distintas áreas de vecindad. Se comparan los resultados con los obtenidos mediante un método empírico de fotointerpretación que permita obtener el procedimiento óptimo para alcanzar nuestro objetivo. El método nos ofrece la posibilidad de caracterizar y analizar espacialmente cuatros tipos de coberturas vegetales en los sistemas arenosos de la isla de La Graciosa. Se valora la eficacia del cálculo de densidad de vectores, así como el uso de bandas visibles, en la caracterización de la cobertura vegetal, siempre que se den unas condiciones ambientales específicas. Se discute la mayor rapidez y objetividad en la generación de la información, con respecto a otros métodos basados en el análisis visual. Los resultados obtenidos suponen un avance en la caracterización de la cobertura vegetal en sistemas sedimentarios eólicos áridos así como futuras líneas que comparen estos resultados con distintas variables ambientales y antrópicas.
14 de procesos urbanizadores, ha acelerado su degradación y, en algunos casos, la destrucción de los ecosistemas propios de los campos de dunas europeos. (Paskoff, 1993; European Enviromental Agency, 2006). Existen numerosas acciones que contribuyen a la degradación del litoral. Entre ellas caben destacar la ocupación antrópica de cuencas hídricas o áreas del litoral, que abastecen de arena a los sistemas de dunas, la ocupación física de estos sistemas, la realización de vertidos en ellos, la extracción de áridos, etc. (De Andrés y Gracia, 2002). Esto da como resultado un funcionamiento inestable de los sistemas de dunas, así como una pérdida de bienestar, como consecuencia de los cambios ocasionados por los conflictos entre el desarrollo y la conservación (Nordstrom et al., 2000). Estos cambios han sido estudiados, relacionando la degradación de estos sistemas con el tránsito de vehículos (Hernández, 2006), extracciones de áridos (Sanjaume y Pardo, 1991), la presión causada por los visitantes o la desaparición de estos sistemas debido a su artificialización (Paskoff, 1993), así como la utilización de parcelas para desarrollar otros usos cercanos a las orillas (Fernández y Neves, 1997). Todo ello ha supuesto la fragmentación paisajística y de los ecosistemas (Berlanga-Robles y Ruiz-Luna, 2002), la pérdida de hábitats naturales y de diversidad biológica (Beatley, 1991). A ello se suma la pérdida del valor intrínseco, relacionado con la dinámica espacial y temporal de los sistemas de dunas (Nordstrom et al., 1990), la desaparición del valor paisajístico y recreacional con el que contaba estos sistemas anteriormente (Cruz, 1996; Demirayak y Ulas, 1996) o la pérdida del patrimonio (Nordstrom et al., 2000). Desde esta perspectiva se puede considerar que los sistemas de dunas suelen ser espacios en los que coexisten multitud de conflictos. El desarrollo de éstos suele conllevar la desestabilización de la duna costera, geoforma que se comporta como pilar fundamental para el buen funcionamiento de todo el sistema (Bauer y Sherman, 1999). El escenario que obtenemos por tanto, con el desarrollo de las actividades humanas en torno a estos sistemas, es de un aumento de inestabilidad y vulnerabilidad ante los agentes erosivos (Fernández y Neves, 1997). Para cambiar, disminuir o incluso eliminar este tipo de conflictos, es necesario conocer las dinámicas naturales, y trabajar con ciertas pautas o herramientas que permitan planificar estas zonas con criterios de sostenibilidad , posibilitando el funcionamiento de los procesos naturales. Para ello, cualquier iniciativa de gestión debe ser estudiada
15 desde un punto de vista sostenible, y teniendo en cuenta las posibles transformaciones inducidas por el actual cambio climático (MARM, 2008). 1.1.2 Los sistemas de dunas litorales de Canarias El archipiélago Canario cuenta con una superficie muy reducida ocupada por sistemas de dunas. Esto se debe a la limitada plataforma insular que, por lo general, presentan las islas volcánicas oceánicas. Este aspecto limita posibilidad de acumular sedimentos. A su vez, la morfología dominante en la línea de costa, salpicada de salientes, generan derivas litorales cortas. Así, la mayoría de las playas están asociadas a acantilados y a desembocaduras de barrancos. En las islas orientales, con mayor antigüedad, se localizan los principales sistemas de dunas (Hernández et al., 2009), debido a que han desarrollado una mayor plataforma insular y un perfil costero más suave. Los sistemas dunares en Canarias (figura 1) poseen unas características ecológicas y geomorfológicas bastante peculiares, que los diferencian de ámbitos arenosos costeros localizados en otras regiones climáticas. Los sistemas canarios son frágiles desde el punto de vista ambiental, por lo que la gestión en estos espacios debe ser la adecuada para reducir su vulnerabilidad ante la progresiva alteración antropogénica del litoral. . Existen varias peculiaridades en los sistemas dunares de Canarias. Cuando las despensas sedimentarias son adecuadas (abundantes arenas), la movilidad es bastante alta, cuestión directamente relacionada con la escasez de precipitaciones y de especies vegetales colonizadoras de dunas. Por ello, algunas dunas pueden llegar a moverse más de 30 metros durante un año (Pérez-Chacón et al., 2007). Por lo tanto, se generan sistemas transgresivos áridos, ya que los depósitos sedimentarios pueden alcanzar sectores alejados de las fuentes emisoras de éstos. Esto también sucede en otras islas macaronésicas como, por ejemplo, entre las más antiguas de Cabo Verde, pues en Boa Vista se han detectado procesos similares (Hernández y Suárez, 2006). Esta movilidad también depende de la morfología costera, que puede facilitar o no el tránsito de sedimentos e incluso la acumulación de éstos. Por tanto, en costas más abruptas e irregulares, como sucede en buena parte del litotal de las islas canarias occidentales, tendremos derivas cortas, sin embargo; en contornos más suaves debido a una erosión más prolongada, y con un trazado rectilíneo de la costa, como sucede en las islas
16 orientales, se favorece la deriva litoral y, con ello, el transporte sedimentario (Alonso et al., 2011). Otra característica ecológica y geomorfológica importante de los sistemas de dunas de Canarias, que los diferencian del resto de sistemas de dunas europeos, es que se trata de hábitats de interés específico no contemplados por la Directiva Europea. Las dunas con balancón, Traganum moquinii, son una geoforma representativa de los sistemas de dunas áridos del entorno de Canarias (también aparece en Cabo Verde, Marruecos y Mauritania, asociada a la presencia de esta especie vegetal). Igualmente ocurre con los mantos eólicos cubiertos por comunidades arbustivas propias de estos sistemas (Gracia et al., 2009). En cuanto a las dunas en montículo, Traganum moquinii es una especie vegetal localizada generalmente en las entradas de arenas de los sistemas de dunas (en la playa alta), donde participa en la generación de dunas en montículo (o tipo “hummock”), definida por Hesp (1988). Por lo tanto, da lugar a la primera línea de vegetación existente en los principales sistemas de dunas de Canarias, tal y como sucede en Corralejo, El Jable de Lanzarote, los sistemas de dunas del norte y el sur de La Graciosa, El Médano y las dunas de Maspalomas (Hernández et al., 2008). Estas condiciones configuran en Canarias un tipo de duna costera (foredune) muy singular. . Canarias, al igual que otras muchas regiones españolas, es una de las Comunidades que mayor dependencia tienen del sector turístico, habiéndose especializado en el turismo de masas, de sol y playa. A diferencia de otros destinos turísticos, Canarias presenta un clima estable durante la mayor parte del año, con temperaturas suaves, precipitaciones escasas y numerosas horas de sol, principalmente en las vertientes sur de las islas de mayor relieve (Marzol, 1987). Por todo ello, Canarias soporta un elevado número de turistas durante todo el año, presentando dos picos de entradas, y no uno, como ocurre en la mayor parte de los destinos turísticos europeos. Estos dos picos de entradas de turistas en Canarias se corresponden con el verano (principalmente turismo interior y del resto de España) y el invierno (principalmente turismo extranjero), aunque en otoño y primavera la llegada de turistas sigue siendo bastante regular (MARM, 2007). El fenómeno del turismo de masas ha conllevado el desarrollo de amplias urbanizaciones lo que, a su vez, se ha saldado con una ocupación excesiva de la costa, dando como resultado, al igual que sucede en otros ámbitos, a su degradación (European Environmental Agency 2006).
17 Figura 1. Mapa de localización de los principales sistemas eólicos de Canarias (actualizado de Hernández et al., 2009). 1.1.3 La cobertura vegetal en los sistemas de dunas En estos sistemas se producen unos procesos de iniciación, evolución y dinámica que dan como resultado su geomorfología característica. Entre otros elementos, la vegetación juega un papel importante en la formación de sistemas de dunas, ya que participa de forma activa en la captación de sedimentos (Hesp, 1991). La arena es un buen medio para el crecimiento de determinadas plantas, pues capta bien la humedad. La presencia de vegetación en los sistemas de dunas provoca una reducción en las tasas de transporte sedimentario. Ello es debido, entre otras cuestiones, a que las plantas suponen un añadido a la rugosidad de la superficie del terreno, lo que da como resultado la disminución de la velocidad del viento y, con ello, la reducción de las tensiones que soporta el transporte sedimentario eólico. De esta manera, las plantas captan los granos de arena que son transportados por saltación, favoreciendo la sedimentación. Existe, por tanto, una relación directa entre las acumulaciones de arenas,
18 la formación de dunas y la cubierta vegetal. Algunos aspectos de la vegetación como la densidad, altura, porte de los ejemplares vegetales, tipología y estado de conservación, condicionan los niveles de retención de sedimentos eólicos. La duna costera o “foredune” se forma directamente cuando existe una colonización vegetal del campo dunar por comunidades específicas, bien adaptadas a esas condiciones ecológicas. . La duna costera se puede formar por la sedimentación de arena dentro de pequeños grupos, o relativamente pequeños, de vegetación o de individuos de plantas localizados de formas paralela a la playa (Hesp, 1989). En unos casos se formarán dunas de sombra, en otros en montículos, etc. Las dunas se pueden formar en diversos lugares, que van desde la inmediata trasplaya, hasta zonas más interiores al sistema de dunas (Carter et al., 1992). La formación de cordones dunares continuos también se produce en zonas de acreción relativamente rápidas, que presentan una vegetación densa y alta (Hesp, 2002). 1.1.4 Las TIG en los estudios de la cobertura vegetal. En el estudio de la vegetación se han generado y utilizado multitud de metodologías y herramientas, que permiten obtener resultados para interpretar el comportamiento de ésta en los distintos ecosistemas conocidos. Las tecnologías de la información geográfica (TIG), y dentro de ellas los sistemas de información geográfica (SIG), han sido utilizadas para estudiar la vegetación en distintos ecosistemas (Palmer y Van Staden, 1992; Franklin, 1995; Guisan et al, 1998; Hall et al., 1998). En España, el uso de determinadas fuentes integradas en las TIG, como son las fotografías aéreas, ortofotos digitales e imágenes de satélites, ha sido muy frecuente en este tipo de estudios. No sucede lo mismo con el análisis de la vegetación a través de SIG, donde la utilización ha sido muy reducida (Gonzalo et al, 2001; Bermejo, 2002; Fernández et al, 2004). Asimismo, también son escasos los trabajos que analizan la vegetación de los sistemas de dunas litorales mediante SIG (Shanmugam y Barnsley, 2002; Hernández-Cordero et al., 2006). El estudio de la masa vegetal mediante TIG abarca multitud de líneas de investigación, incluso algunas de éstas son específicas de determinados ecosistemas. En la última década, la teledetección ha jugado un papel importantísimo, estudiando la cobertura
19 vegetal a partir de su caracterización espectral. Aunque aún existen varias dificultades en su aplicación, debido a factores influyentes en la radiancia, en general ha sido estudiada a partir de tres aspectos (Belward, 1991; Colwell, 1974; Gausman, 1977; Guyot et al., 1989; Sellers, 1989; Jacquemoud, 1990), relacionados con: ‐ La reflectividad de la hoja ‐ La geometría de la planta (área foliar, forma de las hojas, distribución de la planta, geometría del dosel, importancia del componente leñoso etc. ‐ Situación geográfica de la planta (orientación, pendiente, sustrato, atmósfera, asociaciones ecológicas, etc. La teledetección estudia la vegetación a partir de su reflectividad en las distintas bandas del espectro electromagnético. Las masas vegetales aportan diferente información dependiendo de la región del espectro o, lo que es lo mismo, de la banda del sensor que estemos utilizando. En líneas generales, la región que menos información ofrece es la de la luz visible. Sin embargo, en el infrarrojo cercano (IRC) es alta, y en infrarrojo medio (SWIR) es baja, aunque con algunos picos importantes, que reflejan información sobre la humedad de la vegetación. En la región del visible, formada normalmente por bandas de rojo, verde y azul, la reflectividad es baja debido al efecto de absorción de pigmentos en la hoja, como son el caroteno, la xantofila y las clorofilas (Gates et al., 1965). Es por ello que, entre las bandas que pertenecen a esta región, la banda del verde es la que presenta una mayor reflectividad, porque es donde se origina el color que nuestros ojos perciben cuando la vegetación está vigorosa. En el IRC, por su parte, es donde mayor reflectividad muestra la masa forestal, debido a dos motivos fundamentales: en primer lugar porque se produce una baja absorción de las clorofilas y, en segundo, porque en esta región entra en juego la estructura celular interna de la hoja, pudiéndose detectar los intercambios gaseosos que se producen en las hojas. El contraste entre las bandas del visible y del IRC aporta una mejor información del estado vital de las plantas (Gates et al., 1965; Horler et al., 1983). En el SWIR se detecten unos picos que aportan información sobre el efecto absorbente del agua, observándose claras diferencias entre las hojas secas y húmedas. (Bowman, 1989; Hunt et al., 1987). En las últimas décadas se han desarrollado diversos modelos para simular la reflectividad de la hoja, introduciendo para ello variables como la reflectividad, el índice de área foliar (LAI), los ángulos de observación e iluminación o la distribución
20 geométrica de las hojas (Bansley y Hobson, 1997; Danson , 1998: Liang, 2004). En definitiva, las cubiertas vegetales pueden ser observadas de forma remota, apoyándose en el contraste cromático que presenta la vegetación vigorosa en las distintas bandas del espectro. La composición de las bandas que mejor representa la vegetación puede ofrecernos información del estado de la vegetación, o incluso detectar tipos de especies (Bannari et al., 1995; Curran, 1981; Myneni, 1995; Sellers, 1989). Para obtener información a partir de las nociones de teledetección anteriormente aportadas, existen las llamadas “clasificaciones” que se podrían definir como el proceso por el cual, "la imagen multibanda se convierte en otra imagen del mismo tamaño y características que la original, con la diferencia de que el nivel digital de cada píxel no tiene relación con la radiancia detectada por el sensor, sino que se trata de una etiqueta que identifica la categoría asignada a este píxel" (Chuvieco, 2010, pág. 383). Sin embargo, para realizar estudios diacrónicos de la vegetación, con amplias diferencias entre años, es necesario partir de fotografías aéreas históricas. Las experiencias de clasificación automática de imágenes pancromáticas son relativamente escasas. La bibliografía ofrece que, en la mayor parte de ellas, se reducen las expectativas a la clasificación de dos o tres cubiertas diferentes como máximo: árboles y dos clases de matorral (Carmel y Kadmon, 1998; Kadmon y Harari-Kremer, 1999), matorral y fondo (Laliberte et al., 2004; Hutchinson et al., 2000), árboles y fondo (Pillai et al., 2005), vegetación leñosa y fondo (Robinson et al., 2008), invernaderos y fondo (Agüera et al., 2008). Aunque el número de categorías es reducido, también la fiabilidad de las clasificaciones resultantes es relativamente baja, desde el 60% (Carmel y Kadmon, 1998) hasta el 80% (Kadmon y Harari-Kremer, 1999). En algún caso, la fiabilidad se refiere al número de objetos (árboles, parcelas, etc..) correctamente identificados, pero no a la proporción de píxeles: cuando es medida de ese modo la fiabilidad final es mayor, y puede alcanzar el 90% (Pillai et al., 2005). En algunos casos los autores consideraron necesaria una reclasificación manual posterior (Marignani et al., 2008). En todo caso, siempre se cumple la regla general, válida para cualquier tipo de clasificación, de que la separabilidad o grado de solape entre las cubiertas a identificar tiene una importancia fundamental en la calidad final de los resultados, sin importar el método empleado. En cuanto a los métodos utilizados, encontramos técnicas de segmentación con umbrales o thresholding (Hutchinson et al., 2000; Lahav-Ginott et al., 2001), de clasificación orientada a objetos (Laliberte et al., 2004; Pillai et al., 2005; Marignani et
21 al., 2008) y también otras más habituales, como la clasificación por máxima verosimilitud (Carmel y Kadmon, 1998; Kadmon y Harari-Kremer, 1999). En algunos casos los autores tratan de mejorar los resultados de la clasificación incorporando información relacionada con la textura de la imagen, lo que resulta una mejora de la fiabilidad (Carmel y Kadmon, 1998; Cots Folch et al., 2007), pero en otras no (Agüera et al., 2008). Este uso de las texturas también ha sido empleado con éxito con imágenes multiespectrales (Johansen et al., 2007). Finalmente, otros autores plantean la necesidad de realizar correcciones radiométricas previas a la clasificación, en concreto las relacionadas con la variación del brillo en sentido radial, desde el centro hacia los bordes de la fotografía (Carmel y Kadmon, 1998). La densidad de la vegetación también ha sido estudiada a partir de clasificaciones. La mayor parte de la bibliografía clasifica la densidad de la cobertura vegetal utilizando directamente imágenes hiperespectrales, que proceden de diversos sensores aerotransportados (Woodcock et al., 1994; Hall et al., 1998; Underwood et al., 2003; De Lange et al., 2004; Chen et al., 2012). El cálculo de las firmas espectrales, y la posterior clasificación de las imágenes, obtienen zonificaciones con densidades similares (Eom et al. 1984; Zribi et al., 2003). También con este mismo fin son utilizadas las fotografías aéreas (Jauhiainen et al., 2007), donde se emplean técnicas orientadas a objetos (Laliberte et al., 2004; Platt y Schoennagel, 2009). Debido a que la densidad de la cobertura vegetal repercute directamente en la acumulación de sedimentos y en la dinámica sedimentaria, resulta de interés abordar este tipo de análisis en los sistemas de dunas. Para generar información sobre este tema, no sólo se utilizan imágenes multiespectrales o hiperespectrales (Shupe y Marsh, 2004), sino que también se utiliza la interpretación visual sobre fotografías aéreas (Robbins, 1997; García et al., 2012), las clasificaciones estadísticas sobre fotografías aéreas u ortofotos (Shoshany, 2000; Kutiel et al., 2004; Laliberte et al. 2007;), también en ortofotos de falso color (Droesen et al., 1995), y clasificaciones según aspectos texturales (Hudak y Wessman, 1998). 1.2 El ámbito de estudio La Graciosa (figura 2) se localiza al norte de Lanzarote y forma parte del denominado “Archipiélago Chinijo”, junto con Alegranza, Montaña Clara y los roques del Este y del
22 Oeste. La Graciosa es la mayor de todas ellas, pues comprende una superficie de 27,05 km2, y es la única isla que está habitada de forma permanente. Esta isla se sitúa sobre una plataforma marina cuaternaria, localizada a unos 100 m de profundidad. La isla es de origen volcánico, formada durante el Pleistoceno superior y Holoceno (De la Nuez et al., 1997), pero procesos sedimentarios posteriores dieron lugar a eolianitas y paleosuelos, poco cementados (Ortiz et al., 2006; Meco et al., 2006). Como área de estudio se ha considerado una parte significativa de la superficie insular (13,96 km2), que se encuentra actualmente recubierta por arenas eólicas sueltas, de edad holocena, que forman mantos de sedimentos de potencia variable. En unas zonas los materiales son removilizados por los vientos efectivos, y dan lugar a dunas en montículos asociadas a especies vegetales. En otras, estos depósitos se han estabilizado por la vegetación. . Figura 2. Localización del área de estudio. En color claro se representa la distribución espacial de los sistemas sedimentarios eólicos de La Graciosa. Las condiciones climáticas se corresponden con las de un clima árido. Las precipitaciones son escasas, pues apenas alcanzan unos 116 mm anuales. Éstos se reparten en tan sólo 32 días de lluvia al año y, cuando se producen, suelen tener un carácter torrencial. Son muy irregulares, tanto estacional como interanualmente. Las comunidades vegetales que se desarrollan en la isla deben adaptarse a prolongados intervalos temporales sin recursos hídricos. Sólo la humedad, favorecida por la proximidad al mar, aporta un complemento a las plantas durante los periodos secos. La humedad relativa es alta, pues presenta un valor medio anual del 78,9%. Los suelos sobre los mantos eólicos están escasamente desarrollados. Se trata de Arenosoles que, en algunos casos, han llegado a desarrollar una incipiente diferenciación del perfil edáfico s. En algunas hoyas endorreicas y depresiones
23 interdunares se han producido acumulaciones de sedimentos finos (limos y arcillas), que históricamente se aprovecharon para implantar cultivos de secano. Abandonados actualmente la mayor parte de ellos, se han convertido en zonas donde la colonización vegetal espontánea es más intensa. La vegetación está formada por un matorral subarbustivo y arbustivo en el que se combinan especies halófilas, psamófilas, xerófilas, así como otras nitrófilas relacionadas con la explotación zooantrópica de los arenales. La isla tiene un alto valor desde el punto de vista de la calidad para la conservación, y en la actualidad se encuentra protegida a través de diferentes figuras de protección, tanto de ámbito internacional como europeo, estatal y autonómico (Reserva de la Biosfera, Zona Especial de Conservación, Zona Especial de Protección para las Aves, Reserva Marina y Parque Natural). 1.2.1 Los sistemas sedimentarios eólicos de La Graciosa Los cuatro sistemas sedimentarios eólicos identificados en La Graciosa ocupan conjuntamente una superficie de unos 13,09 km2, lo que representa casi el 50% de la isla, considerando que ésta tiene unos 27,05 km2. Tres de ellos se localizan en la mitad norte de la isla (los señalados con las letras A, B y C), mientras que el más extenso lo hace en su mitad sur (señalado con la letra D en la figura 3) (Pérez-Chacón et al., 2010). Atendiendo a la fuente de alimentación de sedimentos, los cuatro sistemas son aparentemente independientes entre sí. Así, el sistema A debe haber recibido sus aportes desde la fachada septentrional de la isla, accediendo éstos principalmente por la playa de Lambra. El sistema que se ha identificado con la letra B se encuentra en la fachada occidental, y recibe aportes sedimentarios desde la playa de Las Conchas. El sistema C aparece en la fachada oriental, y recibe aportes desde la playa de Pedro Barba. Por último, el sistema D se extiende ampliamente por el sur de la isla, teniendo sus fuentes principales de sedimentos en las playas del este (Pérez-Chacón et al., 2010).
30 1.3 Objetivos En las últimas décadas, algunos sistemas playa-duna del sur de la isla presentan un proceso de erosión significativo, comportamiento que se ha asociado, por parte de la población residente en la isla, al aumento de la cobertura vegetal, y la consiguiente la estabilización de amplios sectores de mantos eólicos. Es por ello que surge la necesidad de desarrollar un método que nos permita medir el grado de recubrimiento de la cobertura vegetal y su distribución en los sistemas sedimentarios eólicos de La Graciosa. Además este método debe ser útil para realizar estudios diacrónicos con fotografías aéreas históricas, que puedan ser utilizados en otros sistemas arenosos áridos. Por lo tanto el objetivo general de este estudio es establecer un método para determinar el grado de recubrimiento de la cobertura vegetal en sistemas arenosos áridos. Para alcanzar este objetivo principal se propone los siguientes objetivos específicos: a) Diseñar un procedimiento metodológico, aplicando TIG, que permita realizar estudios diacrónicos de recubrimiento vegetal, mediante fotografías aéreas históricas, en sistemas sedimentarios eólicos áridos. . b) Experimentar el método en los sistemas sedimentarios eólicos de la isla de La Graciosa. c) Valorar el procedimiento metodológico seguido y analizar su viabilidad para adaptarlo a software libre.
2. METODOLOGÍA
33 2. Metodología El objetivo general de este trabajo de fin de máster tiene un marcado carácter metodológico. Pretende aportar un procedimiento automatizado para estudiar la variación en el recubrimiento de la cobertura vegetal de un sistema sedimentario eólico árido. Para ello se utiliza como área de estudio el sistema eólico de La Graciosa. La información empleada es la “banda 2” (Verde) de una ortofoto digital de febrero de 2009, proporcionada por el Centro Isla de La Graciosa (Organismo Autónomo Parques Nacionales). La ortofoto tiene una resolución espacial de 10 centímetros y una espectral de cuatro bandas, tres del espectro visible y una de infrarrojo cercano. El sistema de referencia de la ortofoto es WGS84 y la proyección UTM-28N. La información, referida a lo píxeles que componen la imagen, se expresa en niveles digitales (ND). La elección de la banda verde estuvo motivada por el hecho de que, dentro de las bandas que componen la región del visible, es la que aporta más información sobre la cobertura vegetal, sobre todo cuando ésta se encuentra en un estado óptimo de vigorosidad, propio de la estación (febrero de 2009) en la que fue tomada la ortofoto. Al mismo tiempo, dado que uno de los objetivos de este trabajo es adaptar el procedimiento a las fotografías aéreas históricas, esta decisión también estuvo condicionada por el hecho de que las imágenes históricas carecen de bandas en el IRC (figura 7). Figura 7. Factores de la reflectividad de la vegetación sana en el espectro óptico. (Modificado de Chuvieco, 2010, pág 61).
34 Para realizar el trabajo se ha estudiado la misma zona mediante dos procedimientos: uno empírico, basado en la fotointerpretación como se explicará más adelante, y otro automatizado, que es el diseñado en esta investigación. La comparación de los resultados se ha realizado en una parcela de observación que presenta unas dimensiones de 200×200 metros de lados, y es representativa del sistema sedimentario estudiado. Sus dimensiones permiten mostrar los resultados a una escala detallada (1:1000), cuestión que sería más compleja si se consideraran los sistemas sedimentarios de La Graciosa en su conjunto. La parcela de observación utilizada se sitúa al sur de La Graciosa, en el sistema sedimentario eólico meridional (Figura 3, sistema D). Se seleccionó esta parcela porque en ella se distingue una gama de coberturas bien diferenciadas. 2.1 Procedimiento para medir el grado de recubrimiento de la cobertura vegetal en el sistema sedimentario eólico 2.1.1. Preparación de la “banda 2” (verde) de la ortofoto digital Las herramientas utilizadas para el procedimiento que se presenta a continuación, están integradas en cualquier software SIG, tanto si es de origen comercial o libre. Se trata de herramientas básicas que hemos ido teniendo en cuenta para el uso de cualquier analista SIG, cuestión que abarca uno de nuestros objetivos. Tal y como propone Kutiel et al. (2004) se ha comenzado por eliminar del proceso de datos todos aquellos sectores que no responden a la condición objeto de análisis. En nuestro caso, se han descartado los sectores correspondientes a los conos volcánicos, coladas o edificaciones, y sólo se ha trabajado sobre la zona considerada como sistema sedimentario eólico (Pérez-Chacón et al., 2010), tal y como se indica en el paso 1 de la figura 8. La siguiente operación está relacionada con la resolución espacial utilizada, ya que se optó por un remuestreo de la banda 2 para cambiar el tamaño de celda de 10 centímetros a 1 metro, con el fin de generalizar un poco para agilizar los procesos posteriores (paso 2 de figura 8).
35 Figura 8. Determinación de las zonas de estudio y remuestreo en la banda 2 de la ortofoto de febrero de 2009. 2.1.2. Reclasificación El método diseñado, para medir el grado de recubrimiento de la cobertura vegetal, se sustenta en un proceso de clasificación a partir de la cantidad ocupada por ésta en un espacio determinado, cuestión estrechamente relacionada con el cálculo de la densidad. Teniendo en cuenta el proceso anterior, el resultado obtenido representa las arenas en colores claros y la vegetación en colores oscuros (Kutiel et al., 2004). Con el fin de separar esta información, se lleva a cabo una reclasificación en la banda 2. Para ello se utiliza un tipo de clasificación por el método en “Cortes naturales (Jenks)”. Los cortes de clase se caracterizan porque agrupan mejor los valores similares, y maximizan las diferencias entre clases. Las clases de cortes naturales están basadas en las agrupaciones naturales de la relación que existe entre los datos. En este caso las agrupaciones dependen del comportamiento del histograma de la banda 2. El resultado (figura 9) es una clasificación de la banda 2, que separa aquellos valores de grises que representan la vegetación.
36 Figura 9. Resultado de la reclasificación de la banda 2 en cortes naturales “Jenks”. 2.1.3. Vectorización de la cobertura vegetal Una vez discriminada la cobertura vegetal, se procedió a realizar un cálculo de su densidad. Para ello se aplicó el método expuesto por Mostacedo y Fredericksen (2000), basado en la obtención del promedio de la distancia del punto centro hacia cada individuo, mediante la aplicación de la siguiente ecuación: Cálculo de la densidad de árboles por hectárea. (Mostacedo y Fredericksen, 2000, pág. 14). Por este motivo fue necesario vectorizar cada una de las celdas donde se ha identificado vegetación, generando así una malla de puntos en la que cada uno de ellos corresponde al centro de cada píxel (figura 10).
37 Figura 10. Vectorización en puntos centrales de las celdas con vegetación. 2.1.4. Calculo de la densidad de la cobertura vegetal Tras el proceso de vectorización se puede calcular la densidad de la vegetación, entendiéndola como el grado de recubrimiento en el sistema. Para ello se tiene en cuenta que cuanto menor es la distanciaentrepuntos,mayorseráladensidaddelacobertura vegetalyviceversa(figura11). Figura 11. Ejemplo de distintas densidades de puntos representando la cobertura vegetal. El algoritmo implementado funciona haciendo un muestreo a partir de una vecindad en cada punto, que el usuario puede escoger de acuerdo a la escala y el objeto de estudio. En él tiene importancia “la unidad de área”, pues depende de las unidades de medidas en las que se trabaja. En nuestro caso esta unidad es de un metro, al desarrollarse todo
38 el proceso en un sistema de coordenadas proyectas UTM. El resultado (figura 12), es un ráster con tamaño de celda de 1 metro cuadrado, equivalente a la resolución de la banda 2 remuestreada. Figura 12. Clasificación de la densidad de la cobertura vegetal. 2.1.4.1 Densidad de la cobertura vegetal: el muestreo El cálculo de la densidad, como se indicó anteriormente, se realiza a partir de un muestreo alrededor de cada punto, que depende de la escala y objeto de estudio. La forma elegida para desarrollar dicho muestreo ha sido rectangular, ya que los puntos son el resultado de una vectorización (figura 10) de origen ráster, cuyo comportamiento viene dado por celdas en forma de cuadrado con 1 metro de lado. El siguiente paso está relacionado con la cantidad de puntos que la herramienta muestrea por vecindad en cada uno de ellos. Para este fin, se utilizó un muestreo por vecindad considerando, en primer lugar, la opción de 1×1 metros y, a continuación, múltiplos de 3 (Hudak, A.T. et al., 1998), es decir, el cálculo se hace en base a 3×3, 6×6, 9×9, 12×12, 15×15, 18×18, 21×21 y hasta 24×24 metros. Los productos finales (figura 14 y tabla 2) de los resultados obtenidos se observaron en una parcela de 200 x 200 metros de lado, haciéndole una clasificación tipo “Cortes naturales (Jenks)” para determinar cuatro categorías consideradas (1. vegetación escasa, 2. vegetación poco densa, 3. vegetación densa y 4. vegetación muy densa).
39 2.2.Comprobación del muestreo óptimo: comparación con el método empírico Según el funcionamiento de la herramienta utilizada para calcular la densidad de la cobertura vegetal, ésta utiliza un tipo de muestreo que decide el propio analista. Dado nuestro objeto de estudio, se intentó comprobar cuál o cuáles son aquellos muestreos que se acercan más a nuestras necesidades. Para descubrir el muestreo óptimo, se decidió comparar los resultados obtenidos en la parcela de observación con el resultado ofrecido por un método empírico, basado en la interpretación manual de las distintas coberturas vegetales, según su grado de recubrimiento. Para ello se delimitaron de forma manual (Shanmugam y Barnsley, 2002), en una escala 1:1000, cuatro categorías de cobertura vegetal en la parcela observada (figura 15). Para digitalizar las áreas de coberturas con un recubrimiento similar se ha utilizado una adaptación de los gráficos para la apreciación visual de recubrimientos de Folk y Ward (1957), considerando finalmente los siguientes intervalos de recubrimiento: 0-25%; 25-50%; 50-75% y >75% (figura 13). Figura 13. Categorías utilizadas para estimar los porcentajes de cobertura vegetal. La comparación entre los distintos tipos de muestreos y el método empírico pretende conocer las superficies coincidentes de forma general, es decir, con respecto a los resultados totales entre cada uno de los muestreos y la parcela fotointerpretada, y entre las distintas categorías de cobertura vegetal. Para ello se realizó un análisis espacial mediante herramientas de geoprocesamiento, con el fin de determinar qué muestreo, entre los obtenidos, guarda mayor relación con los resultados obtenidos a través del método empírico. El geoprocesamiento ofrece una serie de herramientas que dan la posibilidad de superponer conjuntos de datos espaciales, y estudiar aquellas categorías que se asemejan más, tanto en superficie ocupada como en localización.
46 Figura 16. Porcentajes de superficie coincidente al comparar los resultados obtenidos por el método empírico con los extraídos mediante procedimientos automatizados. En el eje de abscisas se indican las dimensiones (m x m) de los distintos rectángulos de muestreo utilizados. En el primer gráfico se muestran los resultados globlales. El rectángulo de 9x9 m es el que presenta un mayor grado de coincidencia con el procedimiento empírico, aunque también resultan significativas las similitudes cuando se utilizan rectángulos comprendidos entre 6×6m y 12×12m. Cuando se realiza el análisis diferenciando las categorías de la cobertura vegetal, se observa que en el comportamiento de la cobertura 1 (escasa vegetación), también hay un cambio de tendencia entre las muestras de 6×6 hasta el 12×12, esta vez comparte menor superficie coincidente. Sin embargo, esto se explica debido a que el resultado del muestreo 1×1 que se observa en la figura 14 y en la gráfica, posee mayor equidad en superficie, separando sólo 2 categorías posibles, siendo estas, las coberturas de escasa vegetación (1) y vegetación muy densa (4). Estos dos tipos de coberturas son fácilmente identificables de forma visual por el analista, por lo que existe menos diferencia entre el procedimiento empírico y el automatizado. Sin embargo el objeto de estudio identifica otras dos categorías no apreciables en el muestreo 1×1 aunque sí a partir del muestreo 3×3, que dan como resultado un descenso, ya que analizar estas
47 categorías conllevan mayor dificultad de precisión y por tanto menor coincidencia con el método automatizado Finalmente, el resto de las coberturas (2 (poco densa),3 (densa) y 4 (muy densa)) tienen entre los muestreos 6×6 y 12×12 los mayores porcentajes de similitud , siendo el de 9x9 m el que muestra una mayor coincidencia con los resultados empíricos. 3.3. Cobertura vegetal de los sistemas sedimentarios de La Graciosa: resultados obtenidos a partir de un rectángulo de 9×9 m Las categorías señaladas (1. vegetación escasa, 2. vegetación poco densa, 3. vegetación densa y 4. vegetación muy densa), representan el nivel de recubrimiento de la vegetación en el sistema, siendo útil a modo de orientación los resultados de ocupación media de la vegetación expuestos en la tabla 2 de los resultados, concretamente la información del muestreo 9×9, de esta forma se puede entender el porcentaje de recubrimiento que nos está indicando las distintas categorías. Una vez determinado que el rectángulo de 9 x 9 m es el que presenta un mayor grado de coincidencia con el patrón obtenido a partir del método empírico, se procede a determinar la cobertura vegetal en el conjunto de los sistemas sedimentarios eólicos de La Graciosa (tabla 3). Considerados en conjunto (figura 3), las coberturas vegetales correspondientes a las categorías de densa (3) y muy densa (4) ocupan algo más del 36%. Las coberturas poco densas (2), por su parte, suponen más del 41%. Coincide esta categoría con zonas que están comenzando a ser colonizadas por la vegetación. En contrapartida, y a diferencia de lo que a priori podría esperarse que suceda bajo unas condiciones ambientales desérticas, la categoría de cobertura vegetal escasa (1) representa un poco más del 22%. En definitiva, se puede afirmar que las áreas con sedimentos eólicos de La Graciosa presentan, en febrero de 2009, un recubrimiento vegetal significativo. No obstante, es necesario matizar estas cifras, pues el análisis se ha realizado sobre una ortofoto de invierno, por lo que la cobertura vegetal está próxima a su máximo estacional.
48 Tabla 3. Resultados del porcentaje de superficie ocupada por las distintas categorías estudiadas en los sistemas sedimentarios eólicos de La Graciosa Desde el punto de vista espacial (mapa 1), las coberturas muy densas (categoría 4) son más abundantes en los ambientes sedimentarios del sur de la isla. Mientras que las de vegetación escasa (categoría 1) se localizan sobre todo en los sectores más próximos al litoral. Estas tendencias generales presentan algunas matizaciones en cada uno de los sistemas estudiados, que se comentan a continuación. - Sistema sedimentario eólico septentrional (A) Por su extensión, representa el 32,16% de los sistemas eólicos de La Graciosa. Más del 47% de la superficie de este sistema presenta coberturas de vegetación correspondiente a la categoría de poca vegetación (2), también las categorías 3 y 4 (vegetación densa y muy densa) (figura 17), cuentan con una amplia representación siendo esta mayor del 20%, según (Pérez-Chacón et al., 2010) este sector corresponde con una de las entradas de sedimentos a la isla, por ello se explica la presencia significativa de la categoría 1 (vetación escasa) con más del 32 %. Sistemas Sedimentarios Categorías de cobertura vegetal Superficie (%) 1 22,17 2 41,79 3 27,37 48,67 1 32,01 2 47,91 3 16,09 43,98 1 28,21 2 64,82 36,85 40,12 1 40,94 2 48,92 39,42 40,72 1 17,23 2 47,02 3 29,07 46,68 LaGraciosa Septentrional(A) LasConchas(B) PedroBarba(C) Meridional(D)
49 Figura 17. Porcentajes de ocupación por categorías de cobertura vegetal en el sistema eólico septentrional en 2009. - Sistema sedimentario eólico de Las Conchas (B) Este sistema sólo supone el 2,37% del total de los sistemas eólicos de la isla. Presenta contrastes notables con respecto a la cobertura (figura 18), siendo especialmente significativa la amplia representación (64,82%) que posee la categoría de poco densas (2), aunque las coberturas densas y muy densas (3 y 4) están relativamente representadas. . Figura 18. Porcentajes de ocupación por categorías de cobertura vegetal en el sistema eólico de Las Conchas en 2009. 32,01 47,91 16,09 3,98 1(vegetaciónescasa) 2(vegetaciónpocodensa) 3(vegetacióndensa) 4(vegetaciónmuydensa) 28,21 64,82 6,85 0,12 1(vegetaciónescasa) 2(vegetaciónpocodensa) 3(vegetacióndensa) 4(vegetaciónmuydensa)
50 - Sistema sedimentario eólico de Pedro Barba (C) Es el más pequeño de los sistemas eólicos delimitados, y en él predominan las coberturas más densas (categorías 2, 3 y 4) (figura 19), aunque existe una presencia significativa de coberturas escasas (1). Figura 19. Porcentajes de ocupación por categorías de cobertura vegetal en el sistema eólico de Pedro Barba en 2009. - Sistema sedimentario eólico meridional (D) Es el más extenso de los sistemas delimitados, pues equivale al 65% del área con sedimentos eólicos de la isla. Las coberturas comprendidas entre poco densas (categoría 2), densas (categoría 3) y muy densas (categoría 4) (figura 20) se localizan fundamentalmente en los sectores interiores de este sistema eólico, o en la parte trasera del núcleo poblacional de Caleta del Sebo (mapa 1), mientras que hacia la periferia lo hacen las coberturas escasas (categoría 1). También se puede afirmar que se trata del sistema eólico con mayor impacto antrópico, debido a su cercanía a Caleta de Sebo, el mayor núcleo poblacional de la isla (Hernández et al., 2013). 40,94 48,92 9,42 0,72 1(vegetaciónescasa) 2(vegetaciónpocodensa) 3(vegetacióndensa) 4(vegetaciónmuydensa)
51 Figura 20. Porcentajes de ocupación por categorías de cobertura vegetal en el sistema sedimentario eólico meridional en 2009. 17,23 47,02 29,07 6,68 1(vegetaciónescasa) 2(vegetaciónpocodensa) 3(vegetacióndensa) 4(vegetaciónmuydensa)
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4. DISCUSIÓN
55 4. Discusión Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, se plantean en este apartado algunas ventajas o posibilidades del diseño metodológico esbozado, con respecto a otros métodos existentes, así como algunas de las limitaciones que se han detectado. En primer lugar, como cualquier método automático, pretende obtener unos resultados que no conlleven en sí una carga de subjetividad, de la que sí dependen en este contexto los análisis visuales (Morgan et al., 2010). Cuando se utiliza la fotointerpretación para analizar determinados elementos en la superficie terrestre, el analista debe tomar decisiones al delimitar cada cobertura. La probabilidad de que otro analista interprete la realidad de forma distinta es bastante alta. Otro factor importante, que no se debe ignorar, es la formación y la experiencia del analista, lo que hace que la precisión a la hora de realizar el trabajo varíe constantemente (Morgan et al., 2010). En el método desarrollado en este trabajo se utilizan cálculos de densidad a partir de algoritmos implantados en un programa SIG, lo que permite obtener resultados de una manera más sistemática. También el tiempo de ejecución es mayor cuando se realiza mediante análisis visual, lo que supone un mayor coste de recursos humanos y económico. . En cambio, en el método desarrollado la obtención de información es de forma automática, y se evitan esos sobrecostes. Por otro lado, comparando el método con otros utilizados en teledetección, se valora el uso del cálculo de densidad de vectores en vez de la reflectividad, ya que para estos últimos se necesitarían imágenes procedentes de determinados sensores, en su mayoría aerotransportados, que cuentan con bandas en la región del infrarrojo cercano. Estos sensores suponen un mayor coste que el de las ortofotos digitales o fotografías aéreas. Además, el registro histórico de las fotografías aéreas es más extenso que el de las imágenes de satélite (Morgan et al., 2010). En este sentido, este método se adapta a la disponibilidad de esas imágenes históricas para realizar estudios diacrónicos de la vegetación. Hasta ahora este tipo de clasificación de coberturas en fotografías aéreas se realizaban a partir de fotointerpretación (Shanmugam y Barnsley, 2002; García et al., 2012), o clasificaciones automáticas, que relacionaban el valor de los niveles digitales con la densidad, sin antes haber medido ésta (Kutiel et al., 2004).
62 utilizado para caracterizar la cobertura vegetal de los sistemas sedimentarios eólicos de La Graciosa. - Se puede afirmar que las áreas con sedimentos eólicos de La Graciosa presentan, en febrero de 2009, un recubrimiento vegetal significativo. - Las coberturas escasas en vegetación se localizan en las zonas litorales más próximas al mar y, en algunos casos, cercanas a las áreas de entrada de sedimentos. - Las coberturas más densas se encuentran principalmente en zonas interiores de la isla. - El uso de SIG ayudaría a comprender las pautas de distribución espacial de estas coberturas, así como a relacionar esta variable con la dinámica sedimentaria. En definitiva, se trata de una investigación que abre muchas puertas para continuar con el trabajo iniciado.
6. PERSPECTIVAS
65 6. Perspectivas En cuanto a las perspectivas, el primer problema que nos planteamos es conocer qué muestreo por vecindad separa mejor las distintas categorías de cobertura vegetal. Con este fin, hasta ahora solamente se ha validado el método propuesto mediante un análisis que compara un procedimiento de interpretación visual con el método expuesto sobre una parcela de observación. Por lo tanto, faltaría completarlo mediante mediante un análisis estadístico más detallado. De esta forma, tendríamos dos análisis que nos permitirían aproximarnos al muestreo por vecindad que mejor refleja la realidad observada. También mediante análisis estadístico es necesario obtener unos intervalos finales que representen el porcentaje de ocupación vegetal, para relacionarlo con cada una de las cuatro categorías obtenidas en el procedimiento. Una vez cerrado el método, el análisis de fotografía aéreas históricas es un objetivo prioritario, ya que un estudio diacrónico permite obtener mapas de cambios donde se muestran las variaciones espacio-temporales experimentadas por la vegetación. La cuantificación de estas variaciones aporta claves muy importantes para comprender tanto las modificaciones que han sufrido las morfologías eólicas, como el sistema eólico en general. Es también amplio el campo de posibilidades que se abre para relacionar estos resultados con otras variables ambientales, tales como las unidades geomorfológicas, comunidades vegetales, contenidos en carbonato de los sedimentos, unidades
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7. REFERENCIAS BIBILOGRÁFICAS
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8. ANEXOS
Jable de Las Caletas Jable del Salado Mapa 1 Fecha: febrero de 2009 CLASIFICACIÓN DE LA COBERTURA VEGETAL (LA GRACIOSA) Mapa Clasificación de la cobertura vegetal a partir del recubrimiento sobre los sistemas sedimentarios eólicos en la isla de La Graciosa 640000 640000 642000 642000 644000 644000 646000 646000 648000 648000 3233000 3233000 3234000 3234000 3235000 3235000 3236000 3236000 3237000 3237000 3238000 3238000 3239000 3239000 3240000 3240000 3241000 3241000 0 2.0001.000 Metros 1:35.000 Playa de Lambra Playa de las Conchas Baja del Fraile Playa de la Cocina Caleta de Pedro Barba Caleta de Arriba Bahía del Salado Playa Francesa Aguja Grande Montaña Bermeja Montaña del Mojón Montaña Amarilla Jable de Playa Francesa El Jablillo Pedro Barba Caleta del Sebo Baranco de los Conejos Caleta del Aguardiente Jable del Salado Los Resbalajos Base cartográfica: Ortofoto digital año 2009 ALUMNO LEVÍ GARCIA ROMERO Directores Dña. Emma Pérez-Chacón Espino D. Luis Hernández Calvento ¨ Leyenda 1 (vegetación escasa) 2 (vegetación poco densa) 3 (vegetación densa) 4 (vegetación muy densa) Tipos de coberturas
DESARROLLO DEL TFT
85 Desarrollo del TFT El trabajo realizado se inserta en una de las líneas de investigación del Grupo de investigación de Geografía Física y Medio Ambiente, relacionada con los sistemas de dunas litorales. Esta línea tiene un doble objetivo: por un lado la caracterización de los procesos naturales que tienen lugar en los sistemas de dunas litorales; por otro, el análisis de las consecuencias que el desarrollo antrópico ha tenido y tiene en la evolución espacio‐temporal de estos sistemas. Ambos objetivos han experimentado un importante impulso en los últimos años, a través de diversos proyectos y contratos de investigación, así como a través de la elaboración de trabajos de investigación académica. La difusión de los resultados que se han ido obteniendo se ha realizado tanto en forma de publicaciones científicas, como a través de informes para las administraciones gestoras de estos sistemas, con las que se colabora aportando bases científicas para su correcta gestión, por lo que cabría añadir que la vocación de tales investigaciones es aplicada. Entre los proyectos de I+D+i competitivos en los que se ha participado, cabe destacar los titulados “Modelización de los procesos naturales y análisis de las consecuencias ambientales inducidas por el turismo en la Reserva Natural Especial de las Dunas de Maspalomas (Gran Canaria, Islas Canarias), (REN2003‐05947)”, “Consecuencias ambientales inducidas por el desarrollo turístico en espacios insulares; alteraciones de los procesos naturales en sistemas de dunas litorales de Canarias y Cabo Verde (SEJ2007‐64959)” y “ Diagnóstico ambiental de los sistemas de dunas de Canarias para la elaboración de modelos sostenibles de gestión territorial (SCO2010‐18150)”, todos ellos financiados por el Plan Nacional de I+D+i. De igual forma se han llevado a cabo otros estudios, desarrollados por medio de contratos de investigación de I+D, financiados por distintas administraciones públicas. Entre ellos cabe reseñar el titulado “Estudio Integral de la playa y dunas de Maspalomas (Gran Canaria)”, desarrollados por las Universidades de Cantabria y Las Palmas de Gran Canaria por encargo de la Dirección General de Costas (del anterior Ministerio de Medio Ambiente) en 2007 (MMA, 2007a); o el titulado “Caracterización del sistema eólico de La Graciosa (Archipiélago Canario)”, llevado a cabo por investigadores de la Universidad de las
86 Palmas de Gran Canaria por encargo del Organismo Autónomo Parques Nacionales (Ministerio de Medio Ambiente, Rural y Marino) en 2010 (MARM, 2010). En el desarrollo de todos estos trabajos de investigación es habitual la implementación de tecnologías de la información geográfica (TIG), especialmente de técnicas de teledetección y de sistemas de la información geográfica (SIG), tanto durante la fase de inventario, como durante la fase de elaboración de distintos modelos o diagnósticos parciales, especialmente los relacionados con la dinámica espacio‐temporal. Es en este contexto de investigación en el que se enmarca estas prácticas de empresa, que viene a ampliar los conocimientos que en la actualidad se tienen sobre la naturaleza y la problemática de los sistemas de dunas de las islas Canarias. Para ello se propone la adaptación en los sistemas sedimentarios eólico de La Graciosa, como área piloto, de un procedimiento que nos permita evaluar la cobertura vegetal en sistemas arenosos áridos. Descripción detallada de las actividades desarrolladas durante la realización del TFT Durante la realización de este Trabajo Final de Título (TFT), mi lugar de trabajo fue el laboratorio de SIG que pertenece al Departamento de Geografía de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Las actividades realizadas fueron las siguientes: ‐ Recopilación bibliográfica de los métodos de estudio existentes para el análisis de la cobertura vegetal (Biomasa, volumen, densidad, etc.) utilizando Tecnologías de la Información Geográfica (TIG). ‐ Procesado y reclasificaciones de ortofotos digitales, producto de un vuelo LiDAR de Febrero de 2009 en la isla de La Graciosa. ‐ Desarrollo de un método para clasificar la cobertura vegetal según su recubrimiento en los sistemas sedimentarios eólicos de La Graciosa ‐ Aplicación de los sistemas de información geográfica (SIG) para el análisis espacial de la cobertura vegetal en los sistemas sedimentarios eólicos de La Graciosa. ‐ Cartografía de la cobertura vegetal en los sistemas sedimentarios eólicos de La Graciosa.
87 Formación recibida (cursos, programas informáticos, etc.) En cuanto a la formación, aunque no realicé ningún curso durante mi estancia en el seno del Grupo de Geografía Física y Medio Ambiente, se aprovechó para escribir y presentar dos comunicaciones a congresos nacionales, en concreto al XVI Congreso nacional de Tecnologías de la Información Geográfica y al VIII Congreso Español de Biogeografía. El primero de ellos se realizará en Alicante del 25 al 27 de Junio del presente año, en este caso se presentó la comunicación titulada “PROPUESTA DE CLASIFICACIÓN, MEDIANTE TIG, DE LA COBERTURA VEGETAL EN SISTEMAS ARENOSOS ÁRIDOS" en la línea del congreso “Teledetección y SIG en los estudios de paisaje y medio ambiente”. El segundo se realizará en Sevilla del 23 al 26 de Septiembre y casualmente en esta edición va dedicada a “Sistemas vegetales y fauna en medios litorales: Avances en su caracterización, dinámica y criterios para la conservación.”, en este caso se presentó la comunicación titulada "CARTOGRAFÍA DE LA DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LA COBERTURA VEGETAL EN SISTEMAS ARENOSOS ÁRIDOS: ANÁLISIS COMPARADO DE MÉTODOS Y EJEMPLO EN LA GRACIOSA (ISLAS CANARIAS, ESPAÑA)". Las presentaciones de ambas comunicaciones han sido aceptadas para su posterior publicación, tanto en las actas de los respectivos congresos, como en alguna revista que hasta la fecha en la que se redactó la presenta memoria no se conocían. Por lo que a la integración del grupo se refiere, mi visión es bastante buena, ya que desde un primer momento me acogieron como uno más, teniendo la oportunidad de aprender de cada uno de ellos en sus distintas líneas de investigación. También desde la parte del grupo, me ayudaron y se mostraron, en todo momento, abiertos a cualquier duda o problema que yo planteara, y desde mi persona, también me mostré dispuesto a cualquier ayuda hacia ellos. Es por ello que en todo momento trabajamos de forma bastante integrada sin entorpecernos.
88 Nivel de integración e implicación dentro del departamento y relaciones con el personal. En estos momentos, el grupo de investigación tiene su sede en el Departamento de Geografía Universidad de Las Palmas de G.C., cuya dirección es C/ Pérez del Toro, nº 1 Las Palmas de Gran Canaria, como correo y teléfono de contacto se ofrece el que pertenece a su director Luis Hernández Calvento. [email protected]gc.es y+34 928 451728. El equipo humano que forma el grupo de investigación está compuesto por 14 personas. Su director Luis Hernández Calvento, aunque también pertenece Emma Pérez-Chacón, Catedrática en Geografía Física de la ULPGC, y los profesores también de la ULPGC, Pablo Máyer Suárez, Lidia Romero, Emilio Fernández y Francisco Macías. En estos momentos también pertenece el Dr. Antonio Hernández Cordero como contratado Postdoctoral. Por otra parte, Natalia Cruz, Elisabeth Fernández, Carolina Peña y Laura Cabrera forman parte del grupo como investigadoras en proyecto y como investigador asociado, Manuel Viera. Por último, Aarón Santana Cordero es beneficiario de una beca predoctoral y Leví Garcia es técnico de laboratorio y SIG. Aunque el equipo es bastante variado, como también son las líneas de investigación de cada uno de sus miembros, existe un aspecto en común, en este sentido en mayor o menor medida utilizan sistemas de información geográfica (SIG). En algunos casos se utiliza como herramienta de apoyo y en otros, se trata de la pieza fundamental para modelizar los procesos naturales o antrópicos objeto de estudio. Por todo ello, el grupo dispone de dos laboratorios que pertenecen al Departamento de Geografía, el laboratorio de geografía está equipado para analizar muestras de diversa índole y el laboratorio de SIG, que contiene 12 ordenadores con software específico SIG. Por último, también disponen de diversa cartografía, fotografías aéreas, ortofotos digitales e imágenes hiperespectrales captadas por sensores aerotransportados. Dado el equipo humano con el que cuenta este grupo de investigación y su correspondiente Currículum, desde un primer momento mis expectativas eran la de aprender mucho de ellos y al mismo tiempo poder aportar algo de mis conocimientos en sistemas de información geográfica. Mi interés por conocer algo sobre los procesos que estudian algunos de sus miembros en los sistemas de dunas litorales era muy alto.