Aplican algoritmos para monitorear la biodiversidad de México
Por Ana Luisa Guerrero
México, DF. 8 de junio de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Imágenes satelitales del territorio nacional en alta resolución son capturadas por la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (Conabio), gracias a un programa de algoritmos diseñados en el Centro de Investigación en Matemáticas (Cimat).
Ambas instancias trabajaron en conjunto en el programa Fusión y Análisis de Imágenes Satelitales de Sensores MODIS y VIIRS para mejorar el procesamiento de las fotografías que muestran a detalle la biodiversidad del país, a fin detectar el deterioro o mejoramiento de los ecosistemas y mares.
Por medio de la antena que se ubica en las instalaciones de la Conabio se captan las señales de los satélites Aqua, Terra y Suomi NPP de la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio (NASA, por sus siglas en inglés), a través de sus sensores MODIS y VIIRS. Una vez que se obtienen, son procesadas en un software creado en los laboratorios de Cimat –que pertenece al Sistema de Centros Públicos de Investigación del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt)–, a fin de que se mejore la resolución de las fotografías.
El doctor Mariano Rivera Meraz, coordinador académico del Cimat y quien estuvo a cargo de los trabajos, explicó a la Agencia Informativa Conacyt la manera en que mejoraron el software en un lapso de tres años.
“Las imágenes satelitales las obtiene la Conabio a través del sensor MODIS, formado de tres bandas: una de 250 metros, otra de 500 y una tercera de 1000 metros. Cada una tiene diferente resolución y para mejorar la imagen a detalle es preciso interpolarlas; eso se hace a través del software que diseñamos y tiene la ventaja de que puede hacerse en cuestión de horas”, dijo.
En entrevista, el doctor en Ciencias por el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) comentó que la problemática que tenía la Conabio era el largo tiempo que se invertía (hasta dos meses) para intercalar las imágenes; por lo que hace tres años su director, José Sarukhán, les solicitó mejorar el software para procesar los datos en el menor tiempo.
“Vino el doctor Sarukhán e hicimos el estudio de factibilidad y les dijimos que sí podíamos resolverlo; lo empezamos a trabajar para que fuera de dos horas. El proyecto se retrasó dos años en firmar pero en ese tiempo nosotros seguimos trabajando, al grado de que cuando lo firmamos le habíamos avanzado bastante, y a los tres meses estábamos resolviendo el problema en dos minutos”, señaló.
El investigador del departamento de Ciencias Computacionales del Cimat detalló que los sensores MODIS y VIIRS detectan las bandas por colores, en referencia a los que hay en la superficie terrestre, y a través de ellas se conforman las imágenes satelitales.
Rivera Meraz indicó que el proceso de trabajo consistió en tres etapas. La primera fue conocer y analizar el algoritmo con el que la Conabio trabajaba; la segunda, hacerle correcciones para un mejor funcionamiento, y una tercera en la que se puso en práctica para que se detectaran posibles errores y realizarle los ajustes correspondientes.
Imágenes a detalle
El área de Percepción Remota de la Conabio es la encargada de ejecutar el programa. La subcoordinadora de dicho departamento, Isabel Cruz López, explicó que la aplicación del programa les ha permitido mejorar la resolución espacial de los productos, y es una ventaja que se pueda realizar el trabajo directamente sin depender de otras instituciones, sobre todo extranjeras.
“Las imágenes MODIS tienen tres resoluciones: de 1000, 500 y 250 metros; de esta última se tienen dos bandas y cada una registra energía del espectro electromagnético en una porción específica. La de 250 metros, la de mayor detalle, registra en dos porciones: el rojo e infrarrojo”, manifestó.
Agregó que las imágenes de 500 metros son de menor detalle pero registran la energía en cinco porciones; dentro de ellas también se incluyen el rojo e infrarrojo.
Lo que el software hace es combinar las bandas para que las imágenes de 500 metros se reduzcan a 250 metros, a fin de tener mayor detalle de la energía que están registrando las otras bandas.
Cruz López aseveró que a través de las imágenes que arroja este proyecto se observa todo el territorio mexicano, aproximadamente 2 millones de kilómetros, para monitorear ecosistemas como manglares y mares.
Perspectiva satelital
La también maestra en Geografía por la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) explicó que el área de Percepción Remota tiene la encomienda de conocer las características de la superficie de la Tierra sin estar en contacto físico con ella.
“La estudiamos con imágenes de satélite y fotografías aéreas. Las primeras están midiendo y registrando la energía que refleja la superficie terrestres y en función de ellas evaluamos las características como la vegetación, los incendios forestales y la temperatura del mar”, dijo.
Detalló que a través de los satélites tienen la disponibilidad de imágenes de alta repetición temporal, al menos una al día, aunque su resolución de área mínima de observación es reducida. Con las de resolución espacial alta se observan detalles pero no se tienen con tanta periodicidad.
“Hoy por hoy, nuestro objetivo es el monitoreo de ecosistemas. Para ello necesitamos imágenes que se puedan repetir, pero también de detalle para poder decir hasta dónde llega el ecosistema”, agregó.
Con las imágenes diarias, la Conabio monitorea la temperatura y el color del mar a fin de detectar, entre otros puntos, las zonas en que hay blanqueamiento del coral.
“Hay diferentes estudios donde se menciona que si se eleva la temperatura a ciertos grados, el coral empieza a sufrir estrés y se muere, y su señal es blanca. Se pretende, con este monitoreo diario, decir cuándo se está saliendo de la normalidad y qué le provoca estrés al coral”, comentó.
Otra situación que se detecta es el florecimiento de algas, comúnmente llamado marea roja. Con dichas imágenes se puede inferir el momento en que se presenta la marea roja; “no es predecir, sino identificar para hacer una alerta temprana”, aclaró.
Monitoreo en tiempo real
El doctor Rainer Andreas Ressl, director general de Geomática de la Conabio, detalló que gracias a la repetición constante de información en tiempo real se han detectado incendios forestales y se ha podido avisar a la Comisión Nacional Forestal (Conafor) y la Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas (Conanp).
“Hemos detectado en tiempo real incendios; nosotros proporcionamos esta información a diferentes usuarios para apoyar en el combate a incendios; en este contexto sí es importante tener la información en tiempo real”, comentó.
Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) con el nivel I, es uno de los creadores del grupo de Percepción Remota y de la implementación del Programa para la Detección de Puntos de Calor.
El también egresado de la Universidad de Múnich, Alemania, señaló que la antena que posee la Conabio desde 2001 les permite captar la señal de cualquier satélite que circula por el territorio mexicano, con un barrido de observación de 3 mil kilómetros de ancho.
“Durante ese tiempo capturamos la señal y se procesa en forma automatizada, y se tiene este tipo de información con los productos agregados que se pueden dividir en aplicaciones terrestres y marinas. La mayoría de ellos tienen la importancia del tiempo real para esas aplicaciones de alertas tempranas”, indicó.
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