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Aportes de la geomática en mapeos
Tipo: Monografías, Ensayos
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Mis mas humildes y sinceros agradecimientos para el docente José Alejandro Salamanca García por dirigir este trabajo de investigación, por permitirme enfrentar este tema y demostrarme como llegar a la meta por animarme a terminar este proceso por lograr en mi el ingeniero que hoy en día soy y seguiré siendo. Muchas gracias Profe. A mi padre que a su forma me enseño que es la vida y cómo afrontarla, A mi madre que con su apoyo y su conocimiento me ayudo a lograr lo imposible A mi hermano que a lo lejos me apoyo para ser el mejor A Paola que es mi compañera desde un inicio y que va conmigo hasta el final. Gracias por estar conmigo en todo momento y ser mi ánimo para seguir adelante A toda mi familia por confiar en mi y darme el animo para terminar este proceso Nuevamente gracias y es un poquito de lo que falta en mi vida. Lo imposible ya lo hicimos, Lo posible por hacer…
In the environmental planning of the country in the municipalities, concepts such as ecosystem services (ES) have been incorporated into aspects such as the main ecological structure; territorial planning; protection of strategic areas for water conservation; inclusion of threats; among others. This research aims to identify the ecosystem service of water regulation through a mapping in the microbasin of the Murca River, department of Cundinamarca, Colombia. Taking into account the following question: What could be the mapping alternatives for the analysis of ecosystem services of water regulation, using geomatic techniques in the Murca river microbasin? To achieve this objective, the corresponding review of each geomatic technique was made, concluding that remote sensing is the most complete for this investigation, since the mapping can be done using applications or software, such as ArcGIS and ENVI. Obtaining a zoning as a result, the quality is reliable for the indices obtained, in addition to providing the information bases for a subsequent work involving an inhomogeneous group of experts. Keywords: Geomatics, Remote Sensing, Ecosystem services of water regulation, Coverage, GIS Applications, Mapping.
En la actualidad la Tierra es un planeta especialmente urbano, debido en gran parte al desarrollo tecnológico, que es una realidad opuesta a la afirmación que la sociedad puede vivir al margen de la conservación natural de los ecosistemas (Montes, 2014), en gran medida porque no se tiene en cuenta que la naturaleza aporta una amplia gama de beneficios para la población los cuales se conocen como Servicios Ecosistémicos, éstos hacen alusión a aquellos “intangibles ambientales”, porque son propiedad de cada habitante, y también no le pertenecen a nadie. De modo que han sido expuestos a una explotación irreversible (Viglizzo, 2014). Por lo anterior, los impactos humanos sobre el medio natural se han ido notando por medio de la disminución constante de la biodiversidad y los servicios ecosistémicos asociados (Baral, 2014). Haciendo del mantenimiento y la protección de la calidad del hábitat y de la biodiversidad, sin dejar de satisfacer las necesidades humanas, una tarea urgente en la gestión de los ecosistemas (Terrado, 2016 ). Es importante considerar que estas acciones no serán viables si no hay la implementación de políticas que sean encaminadas al ordenamiento del territorio, conservación y preservación de los hábitats y las especies en general. Para una mejor comprensión es importante decir que los servicios ecosistémicos son evaluados frecuentemente a partir de mediciones de indicadores estáticos y puntuales, los cuales no brindan una representación adecuada de todo el territorio o no captan la variación temporal en la tasa de provisión y demanda del servicio (Carpenter y Folke, 2006). Aquellos servicios relacionados de manera directa con la dinámica de la energía y de la materia son potencialmente cuantificables a partir de técnicas de teledetección de una manera rápida y continua en el tiempo y en el espacio. Una ventaja de estas aproximaciones es que permiten la cuantificación y el seguimiento de un determinado servicio en grandes extensiones usando el mismo protocolo de observación (Paruelo, S.f.). Uno de los servicios ecosistémicos es la regulación hídrica que se entiende como la capacidad que poseen las cuencas y zonas de captación para obtener y almacenar el agua de las lluvias (Maitre, 2013), permitiendo reducir las escorrentías e inundaciones, así como la liberación lenta y constante de agua de manera que los flujos se mantienen a través de la estación seca.
Figura 1 Ubicación zona de estudio, Microcuenca del Río Murca, fuente propia
Los servicios ecosistémicos (de aquí en adelante SE) es lo que brinda el ecosistema a los humanos como especie y que es vital para su sobrevivencia, estos SE dependen de condiciones biofísicas como por ejemplo cobertura vegetal, condiciones climáticas entre otros, y, de la dinámica espacio- temporal, la cual puede ser de origen natural (por ejemplo, las estaciones) o antrópico (por ejemplo, una hidroeléctrica o un asentamiento urbano) (Burkhard, 2010). La capacidad de regulación hídrica está asociada a las características abióticas como la geología, las cuales no cambian en el tiempo, y a características bióticas como las coberturas naturales, que sí cambian a través del tiempo (Turner, Gardner, & O’neill, 1990). La pérdida de estas coberturas naturales se traduce en la pérdida de funciones ecológicas, y deterioro de los servicios ecosistémicos, afectando el bienestar de la población (Trani, 1999). Los SE se convierten en un recurso natural que debe ser protegido tal como lo propone la ley 99 del 1993, por la cual se crea el Ministerio del Medio Ambiente, se reordena el sector público encargado de la gestión y conservación del medio ambiente y los recursos naturales renovables, se organiza el Sistema Nacional Ambiental, SINA, y se dictan otras disposiciones. (Min Ambiente Colombia, 2012). En esta investigación se propone estudiar las cuencas hidrográficas de la región andina colombiana debido a que han presentado una alta transformación de sus coberturas naturales, por la densificación poblacional en estas, y aumento de actividades antrópicas como la agricultura, ganadería, y desarrollo de infraestructura. De los 17 millones de hectáreas de bosque andino con que contaba el país en 1998, tan solo queda el 27%, 4,5 millones de hectáreas según los estudios desarrollados en 2005 (FAO, 2005). Llama la atención que los estudios hidrográficos para el departamento de Cundinamarca se centran en la cuenca de Rio Negro, sin que haya una discriminación con base en los
Las razones que motivan un estudio en servicio ecosistémico de regulación hídrica por medio de una zonificación a través de mapeo se fundamentan en primer lugar en la preocupación actual por el aumento de la temperatura del planeta, la variación de la precipitación y los cambios en las probabilidades de eventos climáticos extremos, los cuales inciden en la probabilidad de ocurrencia de inundaciones, erosión del suelo, cambios en la oferta hídrica total y estacional, alteraciones en los caudales bases de los ríos, entre otros (Parry et al., 2007). Conocer la magnitud de dichos impactos es un paso importante para entender de qué forma el cambio climático afectará el estado de los recursos hídricos, y, por lo tanto, generar insumos técnicos que ayuden a comprender y discutir cómo se deben preparar las poblaciones para enfrentar dichos cambios (Acevedo-Aristizabal, 2009; Bekele y Knapp, 2010). Entre la gama de posibilidades para realizar un estudio de una zona en particular, se destaca el servicio ecosistémico de regulación hídrica, el cual está en estrecha relación con la cobertura vegetal, puesto que permite identificar las riquezas del recurso hídrico y vegetal de un lugar. Se recuerda que la regulación hídrica es la capacidad de algunos tipos de bosque de influir sobre las lluvias en el ciclo hidrológico, propiciando caudales mayores a los mínimos que se presentan en dicho bosque (Garcia, 2007). En concordancia con lo anterior la segunda razón para realizar una investigación sobre los servicios ecosistémicos de regulación hídrica por medio de la geomática en Colombia radica en que hay zonas aún sin estudiar, es el caso de la cuenca del Río Murca, en el departamento de Cundinamarca lugar del que se encontraron estudios previos ya hechos por la CAR, los cuales no especifican cómo es la regulación hídrica de la cuenca propuesta (CAR, s.f). En este sentido este trabajo permite obtener elementos claves para determinar qué aportan los bosques de la cuenca a la misma, y cómo se comporta el ecosistema teniendo en cuenta la regulación hídrica. ampliando el conocimiento que se tiene de la cuenca. Por lo anterior el uso de la herramienta de mapeo denominada teledetección ayudará a entidades estatales en la toma de decisiones sobre la gestión de los ecosistemas y sobre la población aledaña a la cuenca hidrográfica (CAR, 2017), ya sea para conservarla, recuperarla o explotarla sin tener que hacer importantes inversiones económicas toda vez que favorece la construcción de modelos sin tener que iniciar con visitas previas de campo; agilizando los procesos de contraste cuando sea necesario verificar las condiciones reales de la cuenca.
Finalmente es la oportunidad de poner en ejercicio los saberes adquiridos como ingeniero geógrafo y ambiental haciendo uso de herramientas SIG en función de un problema en concreto, con miras a favorecer el conocimiento sobre el recurso hídrico y ecosistémico de mi país
Figura 3 Grafica de investigación de servicios ecosistémicos, fuente: Scopus A continuación se explicitan los aportes de algunas publicaciones sobre SE debido al valor que tienen para este trabajo en cuanto a la metodología usada en la implementación de técnicas SIG, es el caso de la investigación de Portalanza (2017), Evaluación y mapeo de los servicios ecosistémicos con técnicas SIG: caso de estudio del Cacao , en el cual el objetivo fue experimentar con la metodología ECOSER para el mapeo de los servicios ecosistémicos del cultivo del cacao mediante técnicas sistemas de información geográfico (SIG) y estimar su potencial como mecanismo de adaptación al Cambio Climático. El uso de la metodología ECOSER permitió identificar las zonas con producción agrícola, pastizales y tierras forestales. Concluyendo que el protocolo tiene la ventaja de incluir la consulta a expertos para dar peso a la información calculada; sin embargo, la desventaja de este es que al ser un protocolo de evaluación preliminar los datos deben ser validados en campo. De otra parte el estudio de Terrado (2016) sobre el desarrollo de modelos para la evaluación de calidad de hábitat terrestre y acuático en la planificación de la conservación, presenta un modelo sencillo para la evaluación simultánea de la calidad del hábitat terrestre y acuático en las cuencas fluviales en función del uso de la tierra y las amenazas antropogénicas de hábitat que se podrían aplicar en diferentes escenarios de gestión para ayudar a entender las ventajas y desventajas de las acciones. En el estudio se evaluó la fiabilidad del modelo en una cuenca gravemente deteriorada, comparando los resultados modelados de datos de biodiversidad terrestre y acuática observados. Finalmente se analizan diferentes resultados para revisar la idoneidad del modelo a propósito del valor de la información que arroja sobre los cambios en la calidad del hábitat bajo diferentes estrategias de conservación. Se cree que el modelo
desarrollado puede ser útil para evaluar los niveles potenciales de la biodiversidad, y para apoyar la planificación de conservación debido a su capacidad para predecir los efectos de las acciones de manejo de las cuencas hidrográficas. En el caso de estudio Mapeo de Servicios Ecosistémicos en Chile, en las regiones de Tarapacá y Aysén realizado por Pamela Bachmann Vargas (2016), se presenta un cálculo de los servicios ecosistémicos para la región con información primaria y secundaria, realizando análisis cualitativos y cuantitativos de los servicios ecosistémicos obteniendo indicadores, valoraciones económicas, entre otros. Datos con los cuales se genera una matriz para el cálculo del valor económico total de la región, finalmente, se mapea el valor económico de los servicios ecosistémicos de acuicultura y regulación de nutrientes de la región ya mencionada. El aporte de este trabajo radica en combinar datos provenientes de los servicios ecosistémicos y las oportunidades económicas en las regiones de estudio. Otro ejemplo de los aportes de investigación destacables está en la investigación de Rebelo, Morris, Meire y Esles (2017), titulada S ervicios ecosistémicos proporcionados por los humedales palmiet de Sudáfrica: un caso para la inversión en áreas de fuentes de agua estratégicas, donde se analizan actividades agrícolas y el impacto de estas, en las especies exóticas y los humedales, a partir del uso de fertilizantes y pesticidas. El objetivo principal fue evaluar comparativamente el conflicto entre los servicios relacionados con el agua y la agricultura. Toda vez que estos humedales tienen un alto potencial de incorporación por su ubicación geográfica a importantes represas municipales que como aporte significativo para enfrentar la escases de agua debería ser reconocido a modo de retribución de parte de las poblaciones beneficiadas. Por lo cual recomiendan la colaboración entre los propietarios privados que luchan con la agricultura marginal y las entidades oficiales que toman decisiones en las ciudades, para garantizar el uso más eficiente y sensato de estos servicios de ecosistemas de humedales. En la siguiente investigación de Villoslada (2017). Sobre Mapeo a escala de país de los servicios ecosistémicos proporcionados por pastizales seminaturales , donde podemos observar que una gran biodiversidad de los pastizales presenta un papel clave en el suministro de los servicios ecosistémicos, sin embargo, los cambios en las prácticas tradicionales agrícolas constituyen una amenaza importante para los pastizales. El
Figura 4 Grafica de investigación de Teledetección y Geomática, fuente: Scopus No se encontraron investigaciones indexadas de origen colombiano, lo que condujo a realizar búsquedas en otras bases de datos como Google Scholar, a continuación, se exponen algunas de las publicaciones por aportar ejemplos de investigación sobre el tema de interés. En el estudio realizado por Núñez, (2015) titulado Análisis espacial de la cuenca hidrográfica del rio Suárez para definir las zonas de uso, manejo y conservación , el objetivo fue identificar las zonas de la cuenca del Río Suarez, departamento de Cundinamarca, que garanticen la administración y un adecuado manejo de los recursos a través del modelo digital de elevación (DEM), coberturas de la tierra e información de cartografía base. Para lograrlo realizaron la delimitación de las diferentes zonas de conservación que se pudieron obtener por medio del software ArcGIS, de igual manera las zonas con enfoque de agricultura, ganadería y de restricción (protección). Con estos resultados muestran que el entorno de la cuenca hidrográfica del río Suarez a propósito del uso, manejo y conservación del suelo, puede llegar a tener un porcentaje cercano al 40% de áreas protegidas mientras que el restante 60% se subdivide en actividades agropecuarias. Resultados que permiten inferir que la implementación de software para procesar imágenes aporta valor agregado a los estudios sobre el uso de los suelos.
En la investigación de Marmolejo (2014 ), Uso de SIG y datos de teledetección para evaluar la movilidad y el consumo de tierra en paisajes poli nucleados , se implementó el uso de herramientas SIG y teledetección, para hacer una evaluación sobre el uso de la tierra. Partiendo de la información proveniente del censo nacional de España (2001) para tener en cuenta la caracterización del sector comercial, con respecto a las actividades económicas, industriales, entre otras. Obteniendo como resultado una evaluación sobre la densidad poblacional en función al consumo de la tierra con respecto al criterio residentes por metro cuadrado. En otra investigación sobre la implementación de la teledetección hecha por Ardila & Quintero (2013), se destaca el interés por la interpretación de zonas inundables del río Soapaga, sector Paz de Río, Boyacá donde el estudio buscó a partir de las técnicas de teledetección y los sistemas de información geográfica delimitar el área de inundación ocurrida por el desbordamiento del río mencionado. Este análisis se hizo a partir de la información vector obtenida del modelo digital de elevación, con la cual se realizó un geoprocesamiento entre la capa predial urbana del municipio y el área delimitada, para estimar el número de predios y las áreas afectadas por la inundación. Usando imágenes RapidEye y CosmoSkymed. Concluyendo que se debe realizar una gestión del riesgo más enfocada a la inundación teniendo en cuenta la topografía y el relieve de la zona de estudio. De otra parte, se encontró un reporte de investigación de Peña F. (2006). En el cual tuvo algunas consideraciones para la conservación de los humedales, analizando la dinámica del paisaje para el período 1980- 2004 en la cuenca costera del Lago Budi, en Chile. A través de las aplicaciones definidas para el paisaje (superficie, bordes, formas, diversidad, agregación, etc.), de acuerdo con los resultados obtenidos se pudo reflejar el estado del proceso de fragmentación en el paisaje donde los parches se encontraron mezclados con la matriz dominante, evidenciándose el aumento de parches reforestados (especies maderables foráneas). Los ejemplos presentados con anterioridad sugieren que el uso de la teledetección como técnica tiene un gran potencial para modelar a partir de información gráfica obtenida por medios satelitales de grandes y pequeñas regiones, según se seleccione para el estudio de SE, a la fecha existen pocas investigaciones que muestran la riqueza investigativa como recurso de análisis de zonas geográficamente delimitadas en Colombia.
