Cap. 4 Fotogeologia Aplicada

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica

INTRODUCCIÓN La interpretación de fotografías aéreas se ha convertido en un elemento auxiliar fundamental en estudios tan diversos como lo es la geología. El empleo de la fotogeología en la geología es decisivo, debido a que nos permite obtener una visión en conjunto del terreno en cuanto a seguimiento de estructuras, estudios tectónicos, litológicos, cartográficos, cartográficos, etc., y también por la ventaja que ofrece hacer estudios en un tiempo corto y a bajo precio. En este trabajo se ha tratado de desarrollar, el estudio fotogeológico que implica la elaboración de mapas a partir de la fotogeología sustentados en fotografías aéreas existentes identificando direcciones y buzamientos de los estratos por ejemplo que serán de gran ayuda para la elaboración de dichos mapas geológicos. Todos los elementos de la corteza terrestre, rocas, suelos, vegetación y agua, así como los objetos que la recubren, absorben, reflejan o emiten una cantidad de energía que depende de la longitud de onda, de la intensidad y tipo de radiación incidente, así como también de las características de absorción de los objetos y de la orientación de estos respecto al sol o fuente de iluminación El ojo humano tiene ciertas limitaciones en lo que a la percepción se refiere. Por un lado sólo podemos captar un cierto cierto tipo de energía dentro de lo que llamamos el rango visible, visible, el calor y las microondas que son otras formas de energía, no podemos percibirlas directamente, directamente, y por otro lado no podemos ver más allá de lo que nuestra estatura o desde plataformas naturales podemos ver, de todos modos siempre tenemos una visión oblicua y no podemos captar grandes extensiones como por ejemplo grandes incendios o inundaciones, por eso necesitamos “ojos artificiales” o sensores que nos permiten solucionar estos inconvenient i nconvenientes. es. Se han creado sensores que pueden captar otros tipos de energía como la ultravioleta, infrarroja o microondas desde plataformas a una cierta altitud, desde las cuales se puede tener una visión vertical y panorámica, lo cual es una gran ventaja. El objetivo básico del sensoramiento remoto o teledetección es obtener obtener información a distancia distancia de los objetos que vemos en la superficie de la tierra.

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RESUMEN La elaboración de datos estereométricos se realiza con numerosas anotaciones de rumbos y buzamientos, además de que las capas guías son marcadas lo más posible, para que puedan ser usadas como control en la correlación. Durante la elaboración además, cuando los límites de formación no pueden ser bien definidos, se deben tener en consideración las fallas y cualquier rasgo que se pueda observar. Otra elaboración de la información estratimétrica se hace con el cálculo estadístico. El análisis visual de imágenes implica un conocimiento previo de la zona existente en la imagen. Este conocimiento previo implica la ubicación de la imagen en cierto contexto, contexto, influenciado por el tipo de análisis que se pretende realizar. El conocimiento previo de la zona se realiza por “Inspección directa de Campo” o Trabajo de Campo, al ser ésta la mejor manera, no la única, de conocer la zona de estudio, la inspección “in situ”.

Para el geólogo científico, el radar no es un medio que reemplace a la fotografía o a la investigación de campo, sino una herramienta adicional para la Interpretación. El Radar proporciona un amplio campo de aplicación regional, la información puede ser tomada en todo tipo de clima durante el día o la noche y da una rápida extracción de datos.

ABSTRACT Data processing is performed with numerous stereometric annotations directions and dips, with it guides layers are marked as possible, so they can be used as a control in the correlation. During further processing when forming the boundaries may not be well defined, it must take into account the flaws and any feature that can be observed. Another stratimetric information processing is done with the statistical calculation. Visual analysis of images implies a prior knowledge of the existing area in the image. This prior knowledge involves the location of the image in context, influenced by the type of analysis to be carried out. Prior knowledge of the area is by "direct inspection of field" or Field Work, as this is the best way, not the only way to know the study area, the inspection "in situ". For scientific geologist, radar is not a means to replace the photograph or field research, but an additional tool for interpretation. The Radar provides a broad regional scope, the information can be taken in all kinds of weather during the day or night and provides rapid data extraction. extraction.

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ÍNDICE INTRODUCCIÓN ____________________________________________________________ I RESUMEN ______________________________ _________________ _________________________ _________________________ _______________________ __________ II ABSTRACT ______________________ __________________________________ _______________________ ______________________ ____________________ _________II ÍNDICE _____________________ _________________________________ _______________________ ______________________ ______________________ ___________-- 1 1.

DELIMITACIÓN DELIMITACI ÓN DEL TERRENO Y ELABORACIÓN DE MAPAS ________________________________ ________- 3 1.1.

ORTOFOTO ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ - 4 -

1.1.1. 1.1.2. 1.1.3. 1.1.4.

1.2.

GEOFOTO __________________________________ _____________________________________________________________ ___________________________ - 5 -

1.3.

PASO DEL TRABAJO FOTOGEOLÓGICO AL MAPA ______________________________ - 6 -

1.3.1. 1.3.2.

2.

3.

Confección del mapa fotogeológico tomando como base un mapa topográfico topográfi co __________ __________- 6 Confección de un mapa planimétrico a partir de las l as fotografías. ________________ ______________________ ______- 8 -

ELABORACIÓN ELABORACIÓN DE MAPAS ESTRATIMÉTRICOS ESTRATIMÉTRICOS ______________________ _____________________________ _______ - 11 2.1.

CÁLCULO DE ALTURAS __________________________________________________ - 12 -

2.2.

DETERMINACIÓN DEL RUMBO____________________________ ____________________________________________ ________________ - 16 -

2.3.

DETERMINACIÓN DEL BUZAMIENTO: ______________________________________ - 16 -

2.4.

DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA DE LOS LOS ESTRATOS; ________________________ - 16 -

INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO ESTUDIO DE IMÁGENES IMÁGENES SATELITALES SATELITALES ___________________ ___________________ - 18 3.1.

VENTAJAS DEL USO USO DE IMÁGENES SATELITALES _____________________________ - 18 -

3.2.

DESVENTAJAS DEL USO DE IMÁGENES SATELITALES __________________________ - 21 -

3.3.

CAMPOS DE APLICACIÓN ________________________________________________ ________________________________________________ - 21 -

3.4.

TIPOS DE IMÁGENES SATELITALES _______________________________ _________________________________________ __________ - 22 -

3.5.

TRATAMIENTO DE IMÁGENES SATELITALES SATELITALES _____________________________ _________________________________ ____ - 24 -

3.5.1.

3.6.

Criterios Visuales Vi suales para la Interpretación Inter pretación de Imágenes ___________________ ___________________________ ___________ ___- 25 -

FASES DE INTERPRETACIÓN DE IMÁGENES SATELITALES _______________________ - 25 -

3.6.1. 3.6.2. 3.6.3.

4.

Ortofoto de propiedades _________________ _________________________ ________________ _________________ _________________ ____________ ____- 4 Ortofoto suelos ______________________________________________________________ - 4 Ortofoto de red de canales ________________ ________________________ _________________ _________________ ________________ ___________ ___- 5 Ortofoto con curvas de nivel ________________ _________________________ _________________ ________________ _________________ ___________- 5 -

Lectura Lectur a de la Imagen _________________________________________ ___________________ _____________________________________ _______________ - 26 Análisis Anális is de la Imagen _________________________________________ ___________________ _____________________________________ _______________ - 26 Interpretación de la Imagen _________ _________________ _________________ _________________ ________________ _________________ _________- 26 -

INTERPRETACIÓN INTERPRETACIÓN DE IMÁGENES LANDSAT LANDSAT _______________________________ _______________________________ - 28 4.1.

IMÁGENES SATELITALES LANDSAT ______________________________ ________________________________________ __________ - 28 -

4.2.

SATÉLITES LANDSAT ____________________________________________________ ____________________________________________________ - 29 -

4.2.1. 4.2.2.

Landsat 5 (Tm) __________________________________________ ____________________ _________________________________________ ___________________ - 30 Landsat 7 ETM+ ( Enhanced Thematic Mapper Plus) _________________ _________________________ ______________ ______- 31 -

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5.

4.3.

RESOLUCIÓN RADIOMÉTRICA ____________________________________________ - 32 -

4.4.

RESOLUCIÓN ESPACIAL _________________________________________________ - 33 -

4.5.

RESOLUCIÓN TEMPORAL ________________________________________________ - 34 -

4.6.

ANÁLISIS VISUAL DE IMÁGENES RGB. ______________________________________ - 36 -

4.7.

COMBINACIONES CON LAS BANDAS DE SENSOR _____________________________ - 37 -

4.8.

FOTOINTERPRETACIÓN _________________________________________________ - 48 -

4.9.

APLICACIONES DE LAS IMÁGENES SATELITALES LANDSAT ______________________ - 49 -

INTERPRETACIÓN DE IMÁGENES SLAR ___________________________________ - 50 5.1.

IMÁGENES DE RADAR. __________________________________________________ - 50 -

5.2. 51 -

VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LAS FOTOGRAFÍAS AÉREAS Y LAS IMÁGENES DE RADAR. _ -

5.3.

INTERPRETACIÓN CARTOGRÁFICA ________________________________________ - 52 -

5.3.1. 5.3.2. 5.3.3. 5.3.4.

Interpretación de la imagen ___________________________________________________- 52 Análisis del tono ____________________________________________________________ - 53 Sombra ___________________________________________________________________ - 53 Análisis de continuidad ______________________________________________________- 54 -

5.4.

DRENAJE SUPERFICIAL __________________________________________________ - 54 -

5.5.

FORMAS DE RELIEVE (FISIOGRÁFICAS) _____________________________________ - 55 -

5.5.1. 5.5.2. 5.5.3. 5.5.4. 5.5.5.

5.6.

Formas fisiográficas de intrusión ígnea __________________________________________- 55 Formas fisiográficas volcánicas. ________________________________________________- 55 Formas fisiográficas marinas. __________________________________________________- 55 Formas fisiográficas fluviales y coluviales ________________________________________- 56 Formas Fisiográficas Glaciales y Glaciofluviales ___________________________________- 56 -

GEOLOGÍA. ___________________________________________________________ - 57 -

5.6.1. 5.6.2. 5.6.3. 5.6.4.

Rocas Sedimentarias. ________________________________________________________- 57 Rocas Intrusivas. ____________________________________________________________ - 58 Rocas Extrusivas. ___________________________________________________________ - 58 Rocas Metamórficas. ________________________________________________________- 58 -

5.7.

ESTRATOS RESISTENTES - DETERMINACIÓN DE SU ACTITUD. ___________________ - 58 -

5.8.

ESTRUCTURAS PLEGADAS. _______________________________________________ - 59 -

5.9.

VEGETACIÓN. _________________________________________________________ - 59 -

5.10. 5.10.1. 5.10.2.

TÉCNICAS DE AMPLIACIÓN DE LA IMAGEN. _______________________________ - 60 Visión Estereoscópica. _______________________________________________________- 60 Regulación Negativo-Positivo. _________________________________________________- 60 -

CONCLUSIONES_________________________________________________________ - 61 BIBLIOGRAFÍA __________________________________________________________ - 61 ANEXOS _______________________________________________________________ - 62 Ejemplo de una Interpretación geológica en Google Earth Pro: _______________________ - 62 -

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1. DELIMITACIÓN DEL TERRENO Y ELABORACIÓN DE MAPAS Las anotaciones de todos los elementos geológicos en las fotografías aéreas, así como su transferencia al mapa esta hecho de acuerdo a símbolos apropiados que deben ser de uso rápido y fáciles de interpretar. La transferencia de los datos anotados a esta estructura del mapa da como resultado un Mapa fotogeológico. En esta etapa los datos obtenidos de la fotointerpretación serán comparados con la bibliografía y la información que se puede obtener del terreno, en un intento de dar a las unidades litológicas definidas en las fotos aéreas una correlación con las unidades formacionales o grupos cronológicos basados en el trabajo de campo. La interpretación fotogeológica permite obtener documentos básicos confiables con poco trabajo de campo, y por lo tanto, con una sensible reducción de tiempo y costo, sin embargo se debe programar un reconocimiento de campo limitado a los puntos clave del área de estudio, los cuales son escogidos en las aerofotografías. Esto se hace para establecer la posición exacta de los límites dudosos, para chequear buzamientos, para medir secciones estratigráficas y colectar muestras de rocas y fósiles para posibles trabajos paleontológicos y estratigráficos. El mapa fotogeológico es presentado usualmente en una base topográfica, que puede ser de diferentes tipos y detalles, de acuerdo a los motivos del trabajo, la escala, y la facilidad de obtener los datos básicos.

Figura 1. Leyendas usadas en el reconocimiento de unidades a partir del estudio fotogeológico

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 1.1.

ORTOFOTO

Es el resultado de la fotogrametría. Es un tipo de mapa proveniente de fotografías aéreas a las cuales se les ha corregido las distorsiones producidas por la inclinación de la cámara aérea y el relieve obteniéndose como producto una imagen del terreno con fondo fotográfico. Es una excelente base cartográfica para trabajos relacionados con mediciones de propiedades, identificación de delimitaciones de unidades de plantaciones frutícolas y forestales, infraestructura de riego, cultivos agrícolas, tipos de suelos, tipos y grados de erosión y otros.

Pueden presentarse en escalas 1:10.000 y 1:20.000.

1.1.1. Ortofoto de propiedades Consiste en la cartografía de delimitación de propiedades rurales, permitiendo con ello identificar los límites prediales sobre las imágenes del terreno. Cualquier estudio proyecto y análisis preinversional dirigido o localizado en el territorio nacional, debe partir con la información de quien o quienes son los propietarios, para que estos den las facilidades pertinentes de acceso o sean beneficiados por los resultados que generen los estudios.

1.1.2. Ortofoto suelos Producto cartográfico de unidades de suelo a nivel de serie y variaciones de serie (fase), dibujadas sobre la ortofoto.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 1.1.3. Ortofoto de red de canales Permite identificar claramente a otras coberturas de información (ej: Suelos o Deslinde de la propiedad rural) permitiendo así realizar análisis para identificar las Zonas de Riego, clases de suelos, y que predios se encuentran el sector a estudiar.

1.1.4. Ortofoto con curvas de nivel Este nuevo producto, significa disponer de un mapa con fondo fotográfico e información topográfica. La conjunción de la imagen y la topografía del terreno da una valiosa ayuda para identificar trazados de poliductos y cualquier vía caminera, así como las características topográficas de un predio. Muy útil para la toma de decisión preinversional de trazados, áreas o puntos.

GEOFOTO

1.2.

Producto con fondo fotográfico construido a partir de fotografía aérea, que ha sido ajustada según puntos de control de terreno, normalmente provenientes de la cartografía topográfica del Instituto Geográfico Militar o de una ortofoto existente, o bien con puntos de control aportados por el usuario. Es un producto con menor exactitud planimétrica que la ortofoto, en general presentará en los sectores planos, una exactitud mayor que en los sectores montañosos. La calidad métrica final será dependiente de la cantidad y calidad de los puntos de control utilizados. No es un producto que reemplace a la ortofoto que presenta precisión escalar y planimetrica en la totalidad de su superficie. 

Uso: Este tipo de producto se prepara cuando el área que se requiere no está cubierta por ortofotos o si existe, el fondo fotográfico está ya obsoleto. Se prepara a pedido del usuario utilizando fotogramas aéreos existentes blanco o color.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Dependiendo de la altura de vuelo disponible, se podrá definir la escala de salida o presentación de la geofoto. En algunos casos incluso, será preciso realizar un nuevo vuelo.

1.3.

PASO DEL TRABAJO FOTOGEOLÓGICO AL MAPA

Una vez terminado el trabajo fotogeológico de toda la zona a estudiar, es necesario confeccionar un mapa que resuma toda la fotogeología efectuada sobre las diversas fotografías o papeles de calco. Pueden ocurrir dos casos: 1. Que el mapa fotogeológico definitivo se realice tomando como base un mapa topográfico de la zona. 2. Que la construcción de dicho mapa se base exclusivamente en los datos aportados por las fotografías. 1.3.1. Confección del mapa fotogeológico tomando como base un mapa topográfico En el caso de existir un mapa topográfico de la zona estudiada, de escala conveniente para los fines que persigue el trabajo, lo más aconsejable es usar dicho mapa como base del mapa fotogeológico definitivo; además de simplificar considerablemente la confección del mapa final, tiene la gran ventaja de ofrecer una información tridimensional basada en curvas de nivel, de la que de otro modo se prescindiría. Siempre que existan mapas fotogramétricos de la zona, es aconsejable su empleo con prioridad a los topográficos realizados por los métodos clásicos, pues además de ofrecer generalmente una mayor calidad basada en la mayor precisión y detalle que permiten las

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica fotografías aéreas, al haber tomado como base dichas fotografías, es más fácil acoplar a dicho mapa la fotogeología realizada sobre éstas. Uno de los aparatos empleados principalmente para pasar la fotogeología al mapa final es, la “cámara clara”. 

CÁMARA CLARA. Consiste en una placa metálica (1), a la cual se sujeta por medio de unos imanes la fotografía o papel donde se haya realizado el trabajo fotogeológico. En la mesa de trabajo se coloca el mapa sobre el cual se va a pasar la fotogeología (2). La parte esencial del aparato consiste en un doble prisma de superficies semiplateadas (3), que permite la observación simultánea del mapa y la fotografía. Esta visión se efectúa con un solo ojo aplicado en un pequeño visor que existe en la cabeza del prisma (4). Dicho prisma va montado sobre un brazo horizontal (5), que permite variar su distancia a la fotografía, y sobre uno vertical (6), mediante el cual se varía su distancia al mapa. Ambos brazos están graduados en centímetros a fin de facilitar la lectura de dichas distancias. El ajuste de la escala fotografía a la del mapa se realiza variando convenientemente la distancia del prisma a ambos, y mediante un juego de lentes que introducidos en unas ranuras preparadas al efecto en la cabeza del prisma, se interponen entre éste y la fotografía (7), o entre éste y el mapa (8). Con el aparato vienen unas tablas de ajuste de distancias y lentes para las diversas escalas. La pantalla situada sobre el prisma (9), permite a adecuada iluminación del conjunto. La placa portafotos va montada sobre una rótula que le permite efectuar movimientos de giro en todas direcciones. Gracias a ello se puede orientar la fotografía, de manera que coincida con el mapa topográfico, ajustando y corrigiendo mediante estos giros, las desviaciones debidas al desplazamiento radial del relieve, distorsiones de los bordes, etc. El principal inconveniente de la cámara clara es la incomodidad que supone el trabajo visual con un solo ojo, y el pequeño campo de observación que ofrece. Además el paso del trabajo fotogeológico al mapa por este método, es lento, aunque puede lograr una gran precisión, que dependerá en gran parte de la pericia del operador. Principalmente se aconseja el empleo de la cámara clara, por ser el aparato con el que mejor se pueden corregir los efectos de las distorsiones fotográficas. Par pasar el trabajo fotogeológico al mapa se siguen los siguientes pasos: Una vez determinada la escala de la fotografía cuya fotogeología se va a pasar al mapa, y sabiendo la de éste, se coloca la fotografía o el papel de calco que la sustituya sobre la FOTOGEOLOGÍA

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica placa portafotos, ajustando la cámara clara para ambas escalas, una vez consultadas las tablas de ajuste del aparato. Debido al pequeño campo de visión que ofrece el prisma, no es posible pasar toda la fotografía de una vez, teniéndose que realizar el trabajo en pequeñas fracciones. Estas se eligen generalmente según los rasgos topográficos del terreno; así por ejemplo se hace coincidir una pequeña parte de la fotografía comprendida entre dos ríos, vías de comunicación, etc. Con el mapa, procurando ajustar perfectamente los rasgos topográficos más sobresalientes, como confluencia de arroyos, edificaciones, caminos, etc. Esto se logra moviendo la placa portafotos en todos los sentidos hasta que el ajuste perfecto. En caso de no poder lograr una total coincidencia en toda la zona seleccionada, se reduce ésta a una más pequeña, que se pueda adaptar más fácilmente. Cuando el ajuste sea perfecto, se pasa toda la fotogeología de esa zona directamente al mapa. Una vez realizada esta operación, se mueve ligeramente la fotografía y el mapa, hasta que una de las zonas adyacentes a la ya realizada se vea perfectamente a través del visor, volviéndose a repetir la operación. Es necesario hallar la escala de cada fotografía, a fin de lograr un perfecto ajuste de ésta con el mapa topográfico. En el caso de tratarse de alguna fotografía de terreno accidentado, es necesario calcular la escala de las diversas zonas topográficas de la misma. Para estos cálculos se emplea el mismo mapa topográfico con el que se está trabajando. 1.3.2. Confección de un mapa planimétrico a partir de las fotografías. En el caso de no existir ningún mapa topográfico de la zona que pueda servir de base para la confección del plano fotogeológico final, o bien existiendo no ser adecuado para esta finalidad, se hace imprescindible la confección de un mapa base a partir de las propias fotografías. Este mapa será exclusivamente planimétrico, al no aportar información vertical debido a la carencia de curvas de nivel. El método es llamado las “platillas perforadas”, es un método elemental de restitución,

basado en hallar la posición planimétrica de una serie de puntos de las fotografías llamados “puntos de control”, y sobre los cuales se monta un sistema de triangulación

semejante a la triangulación topográfica, que impida la acumulación de errores debidos a las distorsiones de las fotografías, desplazamientos radiales del relieve, inclinación del eje óptico de la cámara en el momento de toma, etc. Si el mapa está bien construido puede presentar un porcentaje de error muy pequeño, sobre todo si la zona estudiada no es muy accidentada.  o

Método de las plantillas para la construcción del mapa planimétrico. Puntos de control.- Es necesario establecer una serie de puntos de control en las fotografías que nos servirán de base para el posterior ensamblamiento de las mismas. Parte de los puntos de controla pueden quedar resueltos con los puntos centrales y los transferidos ya marcados anteriormente en las fotografías. Estos nos permiten montar toda una banda de vuelo al relacionar la posición de las fotografías que la integran. Además, los puntos centrales ofrecen la ventaja de que debido a su proyección ortogonal su posición es planimétrica, no estando distorsionados ni desplazados como los demás puntos. Una vez resuelto el montaje de las diversas bandas, gracias a los puntos centrales y transferidos. Como hemos dicho, falta poder relacionar entre sí las diversas bandas que

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica integran la zona de trabajo. Esto se logra mediante los puntos laterales. Estos puntos de control se eligen arbitrariamente, a diferencia de los anteriormente citados que tienen una posición determinada. Es conveniente que al elegir los puntos laterales se escojan de manera que coincidan con un punto de la fotografía que sea claramente visible, cruce de caminos, confluencia de arroyos, edificios, etc., a fin de localizar fácilmente su situación en las demás fotografías. Se eligen dos puntos por cada foto; uno, situado hacia el centro de la parte superior, de manera que aparezca también en las dos fotos adyacentes, es decir, que sea común a una tripleta estereoscópica de una banda, pero que también esté comprendido en una tripleta estereoscópica de la banda adyacente superior. El otro punto se elige en la parte central inferior de la fotografía, de manera que también aparezca en la banda inferior. Es decir, cada punto lateral debe aparecer en seis fotografías, tres de una banda y tres de otra. A veces, y en los casos que el solapamiento de las fotografías no es el correcto (60 por 100 entre fotos contiguas y 25 por 100 entre bandas adyacentes), es imposible encontrar puntos laterales que puedan estar comprendidos en las seis fotografías, apareciendo solamente en cuatro o cinco, eligiendo en este caso el punto que aparezca en mayor número de fotos. En la elección de los puntos laterales el método es el siguiente:  Se ordenan las fotografías de la zona por bandas, de manera que todas ellas estén colocadas correlativamente, empezando por el mismo lado de la zona (Este u Oeste).  Se preparan las dos primeras bandas, eligiendo tres fotografías contiguas de cada una, de manera que las seis fotos encajen lo más exactamente posible.  Una vez elegidas las seis fotografías se inspecciona la zona común a todas ellas, y se selecciona un punto que siendo lo más claro e identificable posible aparezca en el mayor número de fotografías. El punto elegido se le marca con una aguja fina, rodeándole con una circunferencia trazada con tinta china. Esta operación se realiza en las seis fotografías, rotulándose en las seis con el mismo número.  Acabada la operación anterior se retira la primera fotografía de cada banda, tomando en su lugar la que corresponda a continuación de las restantes, eligiéndose de nuevo un punto común a estas seis nuevas fotos.  Cundo se haya acabado la operación con todas las fotografías de las dos bandas, se retira la primera, repitiéndose otra vez el mismo proceso con la segunda y tercera banda.  De este modo se sigue hasta que se termine con todas las bandas que integran el trabajo. En el caso de que el trabajo tenga una gran extensión, se puede operar por zonas, haciendo varios mapas parciales y confeccionando al final uno total con ellos. En cada fotografía, salvo las que ocupan los extremos de cada banda, tiene que haber nueve puntos de control: uno central, dos transferidos, tres laterales en la parte superior y tres laterales en la parte inferior de la fotografía.

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Figura 3. Puntos laterales. El esquema nos muestra la localización de un punto de control lateral en seis fotografías. Las tres superiores corresponden a la primera banda, y las tres inferiores, a la segunda. El punto a se ha elegido en una confluencia de arroyos en una zona común a las seis fotografías.

Figura 4. La figura representa una fotografía en la que se han marcado los puntos necesarios para la confección de una platilla. (Un punto central, dos transferidos, seis laterales).

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2. ELABORACIÓN DE MAPAS ESTRATIMÉTRICOS La estratimetría es la rama de la Estratigrafía que estudia el aspecto geométrico de las unidades litoestratigráficas más simples, es decir, de los estratos. Calcula el espesor, la dirección, el buzamiento y las secuencias en las que aparecen dispuestos dichos estratos. El conocimiento de la geometría y secuencia estratigráfica permite identificar el mecanismo de sedimentación así como las condiciones en las que ésta se produjo, de allí la importancia de elaborar mapas que contengan toda esta información que posteriormente puede ser analizada e interpretada. La información estratimétrica, que consta de los datos de rumbo y buzamiento puede ser posteriormente trabajada para lograr una información más detallada. Para logar una correcta elaboración de estos datos es necesario que los buzamientos anotados sean numerosos y que las capas guías sean marcadas lo más posible, para que puedan ser usadas como control en la correlación. Además, durante la elaboración, cuando los límites de formación no pueden ser bien definidos, se deben tener en consideración las fallas y cualquier rasgo que se pueda observar. La toma de los rumbos y buzamientos determinan un mapa de rumbos y buzamientos y puede ser definido como un mapa que describe la parte superficial de las estructuras a través de líneas obtenidas de correlación y generalización de los datos estratimétricos. Un único dato de buzamiento es extendido en forma paralela a él mismo, tomando en cuenta el control de los buzamientos adyacentes y la forma del contorno dado por los estratos guías. En todo caso, las observaciones que señalan un cambio en la dirección tienen que ser preservadas, mientras que algunos buzamientos inconsistentes pueden ser eliminados cuando contrastan claramente en la forma general. También pueden ser eliminados si su grado de confianza es bajo. El mapa de rumbos no es un mapa de contornos estructurales, pero, da una representación similar con una rapidísima elaboración, que no depende de datos cuantitativos, frecuentemente no obtenibles. El mapa de Rumbos es muy útil para establecer una valoración de las estructuras y para tener una idea más exacta de sus dimensiones y la forma de su probable conclusión. Generalmente este tipo de mapa es construido en la misma escala que la del mapa fotogeológico, pero, de acuerdo a sus propósitos puede ser hecho a una escala menor para tener una interpretación más fácil de las formas regionales. Otra elaboración de la información estratimétrica se hace con el cálculo estadístico. Para este motivo, es necesario que los datos sean abundantes y homogéneos. Los cálculos estadísticos son hechos con el fin de obtener una información cuantitativa en la distribución del rumbo. Esto permite reconocer las direcciones de las estructuras y de los componentes estructurales de los rasgos locales de la distribución de frecuencias del rumbo de la estratificación. Los diagramas pueden ser hechos por unidades estándar de superficie, unidades estratimétricas o estructurales o rasgos dispersos. La elaboración puede ser hecha con sistemas manuales., seleccionándole rumbo y buzamiento por intervalos de AZIMUT, usualmente 8, 12, 16, 24 intervalos de 45º, 30º, 22.5º, ó 15º de amplitud, respectivamente, que corresponden a los mayores puntos cardinales. El número de buzamiento en cada intervalo en la unidad elegida es contado y graficado como porcentaje, en histograma o POLARGRAMA. Este método de cálculo es independiente del mapa de rumbos.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Otro sistema de cálculo está dado por el procedimiento automático de las formas lineales, con el mismo sistema usado para el análisis de fracturas. De esta manera son obtenidos diagramas continuos que dan una representación más consistente de la estructura, y está basado en datos ya elaborados e interpretados. Los diagramas de distribución de rumbos de la estratificación, son particularmente útiles cuando se relacionan a los diagramas de fracturas para la interpretación del estilo estructural de las direcciones reconocidas. Por este motivo ambos datos son usualmente graficados de la misma manera.

2.1.

CÁLCULO DE ALTURAS Para determinar alturas o elevaciones de los puntos u objetos en las fotografías aéreas, así como trazar curvas de nivel utilizando instrumentos estereoscópicos, se tiene que hacer uso de dos fotos aéreas consecutivas de una misma línea de vuelo.

Se tiene que tener en cuenta las relaciones geométricas que existen entre los objetos a determinar, la escala fotogramétrica, un plano de referencia y otras condiciones que ayuden al cálculo geométrico. Sean las fotos consecutivas (1 y 2) tomadas desde las estaciones O 1 y O2, a una altura H0 sobre el plano de referencia ubicado sobre el terreno.

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Vamos a referir todos los puntos, imágenes de cada una de las fotos en un sistema de ejes cartesianos ortogonales, con origen en el centro de cada una de las fotos y con el eje de las “x” orientados según la dirección de vuelo. Consideremos ahora un punto cualquiera P del

terreno. Las coordenadas de sus imágenes P 1 Y P2 sobre las fotos 1 y 2 respectivamente serán P1 (α1.β2) P2 (α2.β2) Se define paralaje estereoscópico px del punto P, el valor absoluto de la diferencia algebraica entre las dos abscisas. Px = α1 − α2 Tomamos luego un dato del terreno referencial e indicamos como ∆h el desnivel con el punto

P: ∆h=H0−h

Consideramos aun un punto cualquiera Q del terreno referencial (no representado en la figura por simplicidad) este punto tendrá en las fotos las siguientes coordenadas:

Por definición su paralaje estereoscópica será: px =

ϒ

−

ϒ

De acuerdo con la construcción geométrica de la figura anterior (en particular con la recta O, S paralela a O2R) y usando los símbolos ya anotados por semejanza de triangulo se tiene la siguiente relación: px =

B H

.l

Esta relación nos muestra que el paralaje estereoscópico no varía al variar la posición del mismo, conservando un desnivel constante (igual o distinto de cero), relación a un plano de

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica terreno referencial, en otras palabras el paralaje estereoscópico es constante para todos los puntos que se ubican en un mismo plano horizontal. Análogamente para el punto Q se tendrá:  =

 

.

Este último paralaje estereoscópico, puesto que es constante para todos los puntos de un mismo plano horizontal, será igual al paralaje del nadir, sobre el plano del terreno referencial, de cualquiera de las fotos, esto es, la fotobase b relativa al plano del terreno  px = bo bo referencial, será: ,  Considerando, por tanto, los dos puntos P y Q en esta sucesión y con Q situado sobre el plano del terreno referencial, la diferencia de paralaje entre los mismos es: ∆ =  − 

Esta diferencias e puede expresar de la siguiente forma: ∆ =

 

−

 

= 

 − 

=

 . 

∆ =



∆ℎ

  − ∆ℎ

=

∆ℎ  − ∆ℎ

∆ℎ  − ∆ℎ

Despejando el ∆  ℎ se tiene:  − ∆ℎ ∆ℎ  ∆ℎ  ∆ℎ

=

− =

 ∆ ∆ℎ 

=

∆ 

∆

+1=

=



 + ∆ ∆

∆  + ∆

∆ ℎ =  ∙

∆  + ∆

Esta última formula señala el desnivel entre los puntos P y Q de las fotos aéreas y señala la diferencia de paralaje entre estos mismos puntos ∆px = b ∙

∆h H − ∆h

 es la altura de vuelo sobre el plano del terreno de referencia que pasa por uno de los

puntos, en este caso el punto Q. b es la foto base ajustada al plano del terreno de referencia.

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14

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Es evidente que todos los puntos que se hallan a la misma altura, es deci r, en un mismo plano horizontal tendrán el mismo desnivel o diferencia de altura con respecto al plano del terreno de referencia y la misma diferencia del paralaje estereoscópico.

Además de esto será ∆ px >0 para todos los puntos que se hallan encima del plano del terreno de referencia y ∆ px < 0 para todos los puntos que se hallen por debajo. Para el primer caso, será Hₒ < H.

Medición de diferencia de paralajes. El método práctico de medir la diferencia de los paralajes estereoscópicos, es el siguiente: 1. Se toman dos fotos consecutivas de un mismo vuelo.

2. Se traza las coordenadas “x” e “y”, el eje de las “x” debe estar orientado según línea de vuelo y ambas deben pasar por el centro de la foto. 3. Se marcan los puntos problema en una de las fotos y sus respectivos puntos conjugados en la segunda foto. 4. Se miden las distancias en cada uno de los puntos y su respectivo conjugado. La diferencia entre ambas distancias será la diferencia de paralaje. De la figura se tiene: α1 – α2 + s =

De la fórmula:

ϒ1

–

ϒ2

+ r

∆ px = px − pxₒ ∆ px = (α₁ − ɗ₁) – (ɗ ₂ − α₂) ∆ px = r – s ∆ px = r – s + m – m ∆ px = r + m − s – m = (r + m) – (s + m) ∆ px = W – V

Para mediciones precisas se utiliza la barra de paralajes o estéreo micrómetro.

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DETERMINACIÓN DEL RUMBO

2.2.

Se ubica en la foto aérea el plano de la estructura geológica y se busca dos puntos sobre este plano que se encuentren a la misma altura, o sea que se hallen sobre un plano horizontal o que tengan una diferencia de altura igual a cero (h=0). La dirección de la línea que une estos dos puntos determina el rumbo del estrato o de la estructura geological.

DETERMINACIÓN DEL BUZAMIENTO:

2.3.

Para determinar el buzamiento se procede de la siguiente forma:  

 

Se traza una perpendicular al rumbo del estrato y sobre su plano de estratificación. Se toman dos puntos A y B sobre esta perpendicular y que se hallen a una distancia prudencial. Se mide la distancia horizontal sobre la foto (d). Se calcula la diferencia de alturas entre los puntos A y B con la fórmula: h



H 0  D P Fb´  D P

tg 

h 

d





Arctg

h d

DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA DE LOS ESTRATOS;

2.4.

Se determina el ángulo de buzamiento de acuerdo con el método anterior. Se determina la diferencia de altura entre los dos puntos A y B escogidos respectivamente en la superficie superior e inferior del estrato. Se traza una línea vertical a partir del punto A, y una línea horizontal a partir del punto B, ambas líneas sobre el mismo plano anterior.  



Caso 1.- luego se traza una perpendicular a los planos superior e inferior del estrato, pasando por el punto de encuentro, de las líneas vertical y horizontal trazadas anteriormente.

e  h. cos   dsen

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Caso 2.- luego se traza una perpendicular a los planos superior e inferior del estrato a partir del punto B, cuya distancia será la potencia del estrato y se calcula con la formula siguiente.   Arctg h

d

d '  d  Cos e  d 'Sen(   )

Caso 3.- luego se traza una perpendicular a los planos superior e inferior del estrato a partir del punto B, cuya distancia será la potencia del estrato y se calcula con la formula siguiente.

e  (h  dSen )  hCos

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3. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE IMÁGENES SATELITALES Las imágenes satelitales son la representación visual de la información capturada por un sensor montado en un satélite. Estos sensores recogen información reflejada para la superficie de la tierra que luego es enviada a la Tierra y que procesada convenientemente entrega valiosa información sobre las características de la zona representada. Nos sirve para delimitar áreas de terreno mucho más extensas o de mayor amplitud, estas imágenes abarcan mucho más área o extensión que una foto aérea Las imágenes obtenidas por los satélites de teledetección ofrecen una perspectiva única de la Tierra, sus recursos y el impacto que sobre ella ejercen los seres humanos. La teledetección por satélite ha demostrado ser una fuente rentable de valiosa información para numerosas aplicaciones, entre las que cabe citar la planificación urbana, vigilancia del medio ambiente, gestión de cultivos, prospección petrolífera, exploración minera, desarrollo de mercados, localización de bienes raíces y muchas otras. El valor de las imágenes de satélite y la información extraída de ellas es evidente. Ofrecen una visión global de objetos y detalles de la superficie terrestre y facilitan la comprensión de las relaciones entre ellos que pueden no verse claramente cuando se observan a ras de tierra. Por supuesto, el carácter "remote" de la teledetección aumenta también este valor, ya que proporciona una visión parcial del globo sin tener que moverse de la oficina. Además de estas ventajas evidentes, las imágenes de satélite muestran, literalmente, mucho más de lo que el ojo humano puede observar, al desvelar detalles ocultos que de otra forma estarían fuera de su alcance. Algunas imágenes, por ejemplo, muestran las enfermedades de la vegetación, la existencia de minerales en afloramientos rocosos o la contaminación de los ríos. Algunos satélites "ven" a través de las nubes y la niebla que oculta parte de la superficie terrestre. 3.1.

VENTAJAS DEL USO DE IMÁGENES SATELITALES Cabe preguntarse qué ventajas tiene el utilizar imágenes de satélite cuando existen muchas otras fuentes de datos geográficos, como fotografías aéreas, estudios sobre el terreno y mapas sobre papel. Para la mayoría de las aplicaciones, la respuesta más sencilla es que las imágenes de satélite son más rápidas, mejores y más baratas.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica La imagen del satélite es con frecuencia el medio más práctico para adquirir información geográfica aprovechable. Consideremos las ventajas de dichas imágenes: a) Digital. Casi todas las imágenes procedentes de satélite se adquieren digitalmente. Esto significa que no hay necesidad de efectuar conversiones de datos, escaneos o digitalizaciones. Con una preparación mínima, las imágenes quedan listas para ser cargadas directamente y utilizadas inmediatamente con su sistema SIG, de tratamiento de imágenes o sistema informático de cartografía. Dada su naturaleza digital, las imágenes satelitales se procesan, manipulan y realzan para extraer de ellas sutiles detalles e informaciones que otras fuentes no detectarían. b) Rápido. En lo que tarda un equipo topográfico en descargar su material o un piloto en realizar las comprobaciones previas al vuelo, un satélite de teledetección levanta el mapa de un vasto bosque o el de una ciudad entera. Además, dado que los satélites se encuentran en orbitas estables, raramente tardan más de una semana en adquirir imágenes de la zona que le interesa. c) Económico. Para zonas extensas, las imágenes de satélite resultan normalmente más económicas que la fotografía aérea o las campanas topográficas sobre el terreno. d) Global. Los satélites no están limitados por fronteras políticas ni geográficas. Los satélites comerciales de teledetección se hallan en orbitas polares que los permiten sobrevolar todas las zonas del planeta. Un satélite de teledetección obtendrá una imagen de la zona que le interesa, independientemente de que este en la cima de una montaña o en medio del océano. e) Actualizado. En el mundo actual, en rápida mutación, necesitamos información actualizada para tomar decisiones críticas para nuestros proyectos. Cuando se imprimen, los mapas ya tienen meses o años. Sin embargo, puede disponer de una imagen de satélite un par de días después de su toma. De hecho, el mapa más actualizado que se puede tener es una imagen. f) Sinóptico. Los satélites de teledetección captan, en una sola imagen, detalles de la cubierta del suelo, carreteras e infraestructuras principales que se extienden por cientos o incluso miles de kilometres cuadrados. g) Preciso. La cámara no miente y tampoco lo hace un sensor de satélite. Dado que una imagen de satélite en bruto, sin procesar, se crea sin intervención humana, la información que contiene es una representación precisa, objetiva e imparcial de los objetos y detalles de la superficie terrestre. h) Flexible. El tratamiento y la extracción de información de las imágenes de satélite pueden ser tan complicados o sencillos como se desee. No hace falta ser un científico espacial para observar imágenes de satélite e identificar una casa y un río crecido por la lluvia en sus proximidades, comprendiendo la relación entre ambos. De igual modo, se pueden sacar datos más complejos y aprender a combinar las imágenes con miles de datos geográficos distintos con capacitación en el manejo de los programas informáticos de aplicaciones geográficas y procesamiento de imágenes.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Diagrama de los elementos del proceso de percepción r emota o teledetección

Las imágenes muestran la morfología de vastas extensiones de terreno, con la posibilidad de acercarse para observar más detalles (Imagen Aster de 15 m. de resolución)

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 3.2. DESVENTAJAS DEL USO DE IMÁGENES SATELITALES Las imágenes satelitales presentan algunas desventajas en su aplicación; para fotografías muy extensas (que casi todas tienen estas características) el procesamiento de la imagen resulta muy largo, y por lo tanto toma mucho tiempo en que se lleve a cabo. Otra desventaja es la dependencia que tiene la foto frente a la calidad del satélite usado y las condiciones meteorológicas que haya en el minuto de tomar la fotografía pueden afectar considerablemente al trabajo fina 3.3. CAMPOS DE APLICACIÓN La fotografía de la superficie terrestre desde el espacio tiene evidentes aplicaciones en campos como la cartografía. Los modernos sistemas de información geográfica, que combinan el reconocimiento por satélite con el procesamiento de datos de información, permiten un mayor y más profundo conocimiento de nuestro entorno. Estas tecnologías están tan extendidas que hoy en día es posible acceder a esta información desde cualquier lugar a través del Teléfono Móvil. También se ha convertido en una eficaz herramienta en el estudio del Clima, los océanos, los vientos y las corrientes globales          

Aplicaciones de las Imágenes Satelitales Planificación territorial Actualización de fondos cartográficos Seguimiento de la evolución de la mancha urbana Manejo de riesgos de origen natural Seguimiento medioambiental Previsión meteorológicas, análisis hidrológicos Manejos forestal y agrícola Prevención de incendios Prospección geológica, minera y recursos naturales

Imagen Satelital: vista de estructuras volcánicas

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 3.4. TIPOS DE IMÁGENES SATELITALES Entender la diferencia entre información espacial y espectral es muy importante porque se trata del primer paso para elegir entre los dos tipos fundamentales de imágenes de satélite: pancromáticas y multiespectrales. En la mayoría de las ocasiones ésta será su primera decisión al evaluar los diversos tipos de imágenes y productos. Las imágenes pancromáticas se captan mediante un sensor digital que mide la reflectancia de energía en una amplia parte del espectro electromagnético (con frecuencia, tales porciones del espectro reciben el nombre de bandas). Para los sensores pancromáticos más modernos, esta única banda suele abarcar lo parte visible y de infrarrojo cercano del espectro. Los datos pancromáticos se representan por medio de imágenes en blanco y negro.  



    

Aplicaciones Pancromáticas Localizan, identifican y miden accidentes superficiales y objetos, principalmente por su apariencia física, es decir, forma, tamaño, color y orientación. Identifican y cartografían con precisión la situación de los elementos generados por la acción del hombre, como edificios, carreteras, veredas, casas, equipamientos de servicios públicos, infraestructura urbana, aeropuertos y vehículos. Actualizan las características físicas de los mapas existentes. Trazan los límites entre tierra y agua. Identifican y cuantifican el crecimiento y desarrollo urbano. Permiten generar modelos digitales de elevación de gran exactitud. Catalogan el uso del suelo.

Imagen pancromática en blanco y negro y a color

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Las imágenes multiespectrales se captan mediante un sensor digital que mide la reflectancia en muchas bandas. Por ejemplo, un conjunto de detectores puede medir energía roja reflejada dentro de la parte visible del espectro mientras que otro conjunto mide la energía del infrarrojo cercano. Es posible incluso que dos series de detectores midan la energía en dos partes diferentes de la misma longitud de onda. Estos distintos valores de reflectancia se combinan para crear imágenes de color. Los satélites de teledetección multiespectrales de hoy en día miden la reflectancia simultáneamente en un número de bandas distintas que pueden ir de tres a catorce.     

Aplicaciones Multiespectrales Distinguen las rocas superficiales y el suelo por su composición y consolidación. Delimitan los terrenos pantanosos. Estiman la profundidad del agua en zonas litorales. Catalogan la cubierta terrestre.

La vegetación aparece representada de color rojo, mientras las rocas en la parte superior del Popocatépetl se muestran de color azul.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 3.5. TRATAMIENTO DE IMÁGENES SATELITALES Las imágenes MSS (bandas 4,5,6 y 7) y las TM (bandas 1,2,3,4,5,6 y 7) del Satélite LANDSAT, así como las imágenes XS y FA del satélite SPOT y otras pueden ser analizadas digitalmente mediante sistemas de tratamiento de imágenes tales como el SITIM (Sistema de Tratamiento de imágenes) y el CIG (Centro de Información Geográfica). La imagen a ser analizada entra en el sistema a través de una Cinta Magnética Compatible, o de un disco flexible. Una vez que la imagen se halla almacenada en el disco esta puede ser visualizada en cualquier momento en la pantalla del monitor a la escala especificada por el usuario. Luego se pueden realizar los procedimientos de procesamiento y clasificación de imágenes. El objetivo del procesamiento es destacar particularidades de la imagen por el aumento de contraste y realzamiento de sus características espaciales y/o espectrales, que está en función de la reflectancia de los materiales y al rango de la banda espectral en la que ha sido captada la imagen. La clasificación se basa en: 



Cada componente de la imagen puede ser caracterizada por el conjunto de sus respuestas en regiones distintas del espectro electromagnético ("asignatura espectral") Objetos de la misma clase tienen asignaturas espectrales similares, lo que no sucede para clases distintas.

Una imagen clasificada es una imagen temática, donde cada clase discriminada en la imagen multiespectralesta asociada a un color en la pantalla del monitor. Las aplicaciones de un sistema de tratamiento de imágenes engloba varias disciplinas, entre las que se pueden citar: Geografía (expansión urbana, uso de suelos), Ecología (monitoreo y detección de polución), Agricultura (determinación de cultivos, enfermedades de las plantas, estimación de cosechas), Forestales (monitoreo de deforestación, mapeo de recursos forestales), y especialmente en Geología (prospección mineral y petrolífera, mapeo de recursos hídricos, levantamientos geológicos, etc.). Una imagen puede ser definida como una función (x,y) bidimensional. Para la mayoría de las imágenes, su región de definición es un subconjunto limitado del plano y los valores asumidos por la función son números enteros, limitados y no negativos. En general esa función, que mide de alguna forma la energía reflejada por los objetos, es captada por un sistema de obtención de imágenes. Los principales procesamientos digitales de imágenes son: Realce de imágenes, Manipulación de contraste, Filtraje espacial, Detección de bordes, y Razón entre canales, además de los procesamientos de clasificación de imágenes como: fatigamiento y clasificación por máxima verosemejanza. 

Realce de imágenes .- Las técnicas de realce de imágenes comprenden un conjunto de

procesamientos que tienen por objeto mejorar la calidad de las imágenes bajo los criterios subjetivos del ojo del especialista (fotogeologo). 

Manipulación de contraste.- La manipulación de contraste consiste en una

transformaci6n radiometrica de cada elemento de la imagen (pixel) con el objeto de aumentar la discriminación visual del especialista.

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24

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Filtraje espacial .- En el filtraje espacial el nivel de gris de un "pixel", después de la

transformaci6n, depende del nivel de gris original del punto y de los otros pixels vecinos. 3.5.1. Criterios Visuales para la Interpretación de Imágenes Una de las ventajas de la interpretación el visual sobre digital es su capacidad para incorporar a la interpretación criterios complejos, mientras el tratamiento digital se basa, casi exclusivamente, sobre la intensidad radiométrica de cada pixel (en las distintas bandas). El análisis visual puede utilizar elementos como textura, estructura, emplazamiento o disposición, muy difíciles de definir en términos digitales.  Criterios visuales:





Tono: Hace referencia a la intensidad de energía recibida por el sensor para una determinada banda del espectro.



Color: El color que aprecian nuestros sentidos es fruto de la reflectividad selectiva de los objetos a distintas longitudes de onda. El ojo humano percibe longitudes de onda comprendidas entre 0.4 y 0,7 µm.



Textura: "Se refiere a la aparente rugosidad a suavidad de una región de la imagen; en definitiva al contrate espacial entre los elementos que la componen".



Situación Espacial: Indica la localización espacial de la cobertura terrestre de interés (vegetación natural, cultivos) , así como su relación con elementos vecinos de la imagen



Período de Adquisición: Una de las principales ventajas de la percepción remota es la observación sistemática de la superficie terrestre: las imágenes pueden ser adquiridas periódicamente facilitando así cualquier estudio que requiera una dimensión multitemporal.

Otros criterios: 

Sombras: Permite realzar la interpretación de los rasgos geomorfológicos.



Patrón espacial: Indica una organización peculiar de individuos dentro de la imagen.



Contorno: Facilita diferenciar rasgos particulares. (Una carretera de una vía de ferrocarril).



Formas: Permite reconocer elementos individuales en la imagen (aeropuertos, complejos industriales)



Visión Estereoscópica: Resulta fundamental para el reconocimiento geomorfológico y de cubiertas del suelo, pues aporta una visión tridimensional del espacio observado.

3.6. FASES DE INTERPRETACIÓN DE IMÁGENES SATELITALES Para llevar a cabo la interpretación sobre productos de imágenes satelitales que se pueda obtener estereoscopía, hay necesidad de formar un modelo tridimensional del terreno, y en su defecto la

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica interpretación visual se hace sobre la imagen. Se pueden seguir los siguientes pasos para la Interpretación de Imágenes. 

Lectura de la Imagen

 Análisis de la Imagen 

Interpretación de la Imagen

3.6.1. Lectura de la Imagen "Es el proceso mediante el cual se identifica como conocido un objeto, elemento o forma directamente visible, por medio de un conocimiento local o específico y a los cuales se les asigna un nombre específico. Se trata del reconocimiento y ubicación del fenómeno o características relacionadas en general con el hombre como son; construcciones, cultivos, bosques, etc. A través de su forma, tamaño y otras propiedades visibles el intérprete reconoce un objeto que le es familiar.". Esta fase incluye Detección, reconocimiento e identificación de los objetos. 

Detección: Esta actividad tiene relación directa con la visibilidad de los objetos a ser interpretados, estando por tanto correlacionada con la clase de objeto, escala y calidad de las fotografías.



Reconocimiento e identificación: Después que un detalle es detectado, éste debe ser reconocido e identificado para poder extraer información válida de la imagen, ya sea para su uso directo o como elemento a correlacionar para la interpretación final.

3.6.2. Análisis de la Imagen "Análisis es el proceso de delinear grupos de objetos o elementos que tienen una individualidad separada en la interpretación" 

Deducción: La deducción es un proceso complicado, basado en evidencias convergentes. La evidencia se deriva de objetos particularmente visibles o de elementos que sólo suministran una información parcial sobre la naturaleza del o los objetos observados.

Fuente: IGAC Manual de Interpretación de Imágenes de Sensores Remotos, 2004

3.6.3. Interpretación de la Imagen En esta fase, se realizan operaciones de clasificación, representación e idealización de los fenómenos presentes en la imagen.

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26

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Clasificación: La fase de clasificación incluye: la descripción individual de las superficies

delineadas por el análisis, su arreglo en un sistema adecuado para ser usado en el campo de la investigación y por último la codificación necesaria para expresar el sistema. 

Representación: Corresponde a la presentación de los resultados de la interpretación

realizada. 

Idealización: Es el proceso de dibujo "final", que seguirán detalles lineales o encerrarán

áreas clasificadas como homogéneas, o la representación estandarizada (convencional) de los detalles visibles en la imagen.

Fuente: IGAC Manual de Interpretación de Imágenes de Sensores Remotos, 2004

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4. INTERPRETACIÓN DE IMÁGENES LANDSAT 4.1. IMÁGENES SATELITALES LANDSAT Imágenes captadas en forma pancromática y multiespectral, como una herramienta indispensable en la generación de la cartografía geológica, es mediante la interpretación de estas imágenes que se puede con relativa facilidad visualizar extensas zonas en forma conjunta y de una manera instantánea. El uso de las herramientas de procesamiento digital de imágenes satelitales son específicas en la determinación de cada nivel o tema a estudiar; se emplean principalmente en la búsqueda y prospección de yacimientos minerales, delimitaciones litológicas, determinación de rasgos morfoestructurales, en la interpretación por sobreposición de estas con otras coberturas de información, de entre otras.

Imagen espectral de la Bahía de Santander (Cantabria) tomada por el satélite LandSat.

Es esta especialidad de igual manera, ampliamente utilizada en la valoración de conservación y evaluación de daños por impactos ambientales; es fundamental su uso como base en mapeos cartográficos de diferentes temas, en planeación urbana, de carreteras, construcción de diques, presas, etc., pero sin duda alguna uno de los productos más importantes de su uso, es en la elaboración de bloques diagramáticos e imágenes en tercera dimensión, que permiten realizar pruebas o simulacros en la prevención de daños, siniestros por inundación, contaminación ambiental y riesgos geológicos, por mencionar de entre otros los de mayor relevancia. El mayor uso dado a esta herramienta es en la elaboración de cartas geológico-mineras, ya que permiten al geólogo delimitar, interpretar, correlacionar y definir con mayor precisión y exactitud, todos los rasgos y características encontradas en el campo; facilita a las tareas propias de campo permitiendo una correcta planeación y selección de puntos y localidades a verificar por el geólogo. Desde el punto de vista regional, permite con evidente certidumbre definir los diferentes fenómenos geológicos ocurridos a través del tiempo, con lo que es posible desarrollar teorías de eventos y sus evoluciones, lo que conlleva simultáneamente a la realización de modelos geológicos.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 4.2. SATÉLITES LANDSAT Este satélite, dotado de sensores empleados en teledetección, fue diseñado con el fin de obtener datos de los recursos terrestres. En base a este objetivo se diseñaron las resoluciones para adaptarse a este fin.

Imagen de un satélite LandSat 7 .

Los satélites de mediana resolución Landsat han tomado fotografías satelitales de los continentes y áreas costeras circundantes de la tierra por más de tres décadas, Permitiendo el estudio de muchos aspectos de nuestro planeta y la evaluación de los cambios dinámicos causados por procesos naturales y actividades antrópicas. Los LandSat orbitan alrededor de la Tierra en órbita circular heliosincrónica, a 705 km de altura, con una inclinación de 98.2º respecto del Ecuador y un período de 99 minutos. La órbita de los satélites está diseñado de tal modo que cada vez que éstos cruzan el Ecuador lo hacen de Norte a Sur entre las 10:00 y las 10:15 de la mañana hora local. Los LandSat están equipados con instrumentos específicos para la teledetección multiespectral. El primer satélite LandSat (en principio denominado ERTS-1) fue lanzado el 23 de julio de 1972. El último de la serie es el LandSat 7, puesto en órbita en 1999, y es capaz de conseguir una resolución espacial de 15 metros. En el año 2012 está plenamente operativo el LandSat 7. Los cuatro primeros satélites se encuentran fuera de servicio y desde noviembre de 2011 salió de servicio Landsat 5. Serie de satélites LandSat y año de su lanzamiento:       

Landsat 1: 1972 Landsat 2: 1975 Landsat 3: 1978 Landsat 4: 1982 Landsat 5: 1985 Landsat 6: 1993. Lanzamiento fallido. Landsat 7: 1999

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Cobertura histórica del satélite LANDSAT.

El mapeador temático (TM) tiene mayor sensibilidad radiométrica que su antecesor, el MSS, y mejor resolución espacial, ya que el tamaño del píxel en todas las bandas excepto la 6, es de 30 metros. Esto permite la clasificación de zonas tan pequeñas como 2,5 o 3 hectáreas.

Imagen LANDSAT 1993 RGB 7-4-1 y Aeromagnetometría(Contorno a cada 5 Nanoteslas)

4.2.1. Landsat 5 (Tm) El satélite Landsat 5 fue puesto en órbita el 1° de marzo de 1984 portando el sensor TM (Mapeador Temático) que opera en siete bandas espectrales diferentes. Estas bandas fueron elegidas especialmente para el monitoreo de vegetación a excepción de la banda 7 que se agregó para aplicaciones geológicas. El Landsat 5 pertenece al programa Landsat, financiado por el gobierno de los Estados Unidos y operado por la NASA.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 4.2.2. Landsat 7 ETM+ ( Enhanced Thematic Mapper Plus) El ETM+ es un sensor multiespectral radiométrico a bordo del satélite Landsat 7. Este sensor ha adquirido información casi ininterrumpida desde Julio de 1999 con un periodo de revisita de 16 días. El 31 de Mayo de 2003 ocurrió una falla de un instrumento dando como resultado que todas las escenas de Landsat 7 adquiridas desde el 14 de Julio de ese año hayan sido colectadas en modo "SLC-off". El sensor ETM+ provee imágenes con 8 bandas espectrales. La resolución espacial es de 30 metros en las bandas visibles e infrarroja cercana (bandas 1-5 y 7). La resolución de la banda pancromática (banda 8) es de 15 metros, y la banda infrarroja termal (band 6) es de 60 metros. El tamaño aproximado de la escena es de 170 x 183 kilómetros. La Plataforma Satelital Landsat: El satélite Landsat-7 tiene las siguientes características: Anchura de barrido: Altitud Quantización Capacidad de almacenamiento a bordo: Inclinación Paso Ecuatorial Vehículo de lanzamiento Fecha de lanzamiento

185 kilometros 705 kilometros 8 bits ∽375 Gb Solar- sincrónica, 98.2 grados Descendente; 10:00 am +/- 15min. Delta 2 Abril de 1999

Comparándolo con los anteriores satélites de la serie: Altitud Inclinación Orbita Paso por el ecuador Periodo de revolución

Landsat 1 - 3 907-915 km 99.2* Polar, solarsincrónica 09h30 am 103m

Landsat 4 - 6 705 km 98.2* Polar, solar-sincrónica 09h30 am 99m

Landsat 7 705 km 98.2* Polar, solarsincrónica 10h00 am 99m

Instalados en las plataformas se disponen los sensores empleados en teledetección.

Plataforma del satélite Landsat

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 4.3. RESOLUCIÓN RADIOMÉTRICA El sensor ETM+ dispone de lectura en ocho canales, o bandas, situadas en distintas zonas del espectro electromagnético mientras que el TM dispone de 7 Bandas: 

Banda 1: (0,45 a 0,52 micrones - azul) Diseñada para penetración en cuerpos de agua, es

útil para el mapeo de costas, para diferenciar entre suelo y vegetación y para clasificar distintos cubrimientos boscosos, por ejemplo coníferas y latifoliadas. También es útil para diferenciar los diferentes tipos de rocas presentes en la superficie terrestre. 

Banda 2: (0,52 a 0,60 micrones - verde) Especialmente diseñada para evaluar el vigor de

la vegetación sana, midiendo su pico de reflectancia (o radiancia) verde. También es útil para diferenciar tipos de rocas y, al igual que la banda 1, para detectar la presencia o no de limonita. 

Banda 3: (0,63 a 0,69 micrones - rojo) Es una banda de absorción de clorofila, muy útil

para la clasificación de la cubierta vegetal. También sirve en la diferenciación de las distintas rocas y para detectar limonita. 

Banda 4: (0,76 a 0,90 micrones - infrarrojo cercano) Es útil para determinar el contenido

de biomasa, para la delimitación de cuerpos de agua y para la clasificación de las rocas. 





Banda 5: (1,55 a 1,75 micrones - infrarrojo medio) Indicativa del contenido de humedad

de la vegetación y del suelo. También sirve para discriminar entre nieve y nubes. Banda 6: (10,40 a 12,50 micrones - infrarrojo termal) El infrarrojo termal es útil en el análisis del stress de la vegetación, en la determinación de la humedad del suelo y en el mapeo termal. Banda 7: (2,08 a 2,35 micrones - infrarrojo medio) Especialmente seleccionada por su

potencial para la discriminación de rocas y para el mapeo hidrotermal. Mide la cantidad de hidróxilos (OH) y la absorción de agua.

Estas siete bandas pueden combinarse de a tres o más, produciendo una gama de imágenes de color compuesto que incrementan notablemente sus aplicaciones, especialmente en el campo de los recursos naturales.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Se conserva el sensor TM, frente al ampliado TM+, ya que en todas las misiones anteriores de la serie Landsat 1-6 llevaban instalado este sensor. De este modo se puede hacer comparación entre las lecturas actuales obtenidas del Landsat 7 y las que han sido tomadas por sensores de las series anteriores.

Referidas a su situación en la gráfica del espectro electromagnético:

4.4.

RESOLUCIÓN ESPACIAL La resolución espacial cuantifica el tamaño de pixel, mínima unidad de medida del territorio, que es capaz de definir la lectura de las bandas del sensor. Para el sensor TM, la resolución espacial del sensor es de:

1 2 3

Rango espectral (µ) 0.45 – 0.515 µ 0.525 – 0.605 µ 0.63 – 0.690 µ

4

0.75 0.90 µ

5 6 7

1.55 – 1.75 µ 10.40 – 12.5 µ 2.09 – 2.35 µ

pancromático

0.52 - 0.90 µ

Banda numero

Zona del espectro Visible – azul Visible – verde Visible – rojo Infrarrojo próximo (visible) Infrarrojo lejano Térmico lejano Térmico próximo Prácticamente todo el visible

Resolución en el terreno 30 30 30 30 30 60 30 15

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33

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Referido a las misiones anteriores del satélite Landsat:

4.5.

RESOLUCIÓN TEMPORAL La resolución temporal mide el tiempo que pasa desde la obtención de la imagen de un punto de la tierra, hasta la siguiente imagen. Para el satélite Landsat-7, la resolución es: Tiempo entre imágenes

16 días

Comparado con el resto de los satélites de la serie Landsat: Landsat 1 - 3 Landsat 4 - 6 Landsat 7

18 días 16 días 16 días

Esta resolución temporal, y fijándonos en que la cobertura temporal de la serie Landsat empezó en 1972, supone que existe un total de 23 imágenes/año para cada punto de la corteza terrestre, lo que supone un total de 667 imágenes para el periodo 1972-2001, lo que supone, como ya se comentó anteriormente, la mejor serie histórica de imágenes del planeta. Es cierto que otro sensor, NOAA, tenga un mayor número de imágenes de la cobertura terrestre, pero no con la resolución espacial que dispone el satélite LANDSAT.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Esta resolución, aunque es alta, en la realidad es menos útil de lo que en un principio se podría pensar. La existencia de nubes ocasiona que las imágenes, debido a su existencia, sean inservibles en algunos casos. Para poder conocer el número de imágenes que podría servirnos en un estudio deberemos contactar con la agencia espacial, o empresa distribuidora de las imágenes, que nos proporcionará un listado con las características de la atmósfera existente en el momento de la toma de las imágenes así c omo el llamado “Quicklock” de la imagen, (“Quicklock”, vista previa de la imagen del sensor).

El quicklock de la imagen sirve para orientarnos de si la zona de estudio se encontraba cubierta de nubes el momento de la toma, además de otras informaciones sobre la calidad de la imagen:

Ejemplo de imagen quicklock de la escena de Burgos, día 24/07/, año 1999, escena nº 72 04031009920551, path 204, row 3

Otro Quicklook de otra escena, del mismo año.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 4.6. ANÁLISIS VISUAL DE IMÁGENES RGB. El análisis visual de imágenes se realiza empleando tres bandas del sensor, coincidiendo con la capacidad de los monitores, empleados en informática, monitores RGB.

Los monitores poseen un total de tres cañones, RGB, red, green, blue – Rojo/Verde/Azul, con los que, por combinación de estos tres colores básicos, se construyen el resto de los colores.

Empleando estos tres Cañones tenemos la posibilidad de enviar en cada uno de ellos una de las bandas del sensor, combinándose en nuestra pantalla y dando distintos colores y tonos. Estos colores y tonos se emplean para analizar visualmente la imagen, combinando las bandas, de manera que se da un primer acercamiento al contenido de la imagen. Las combinaciones de colores se emplean para discriminar Geología de la imagen, Usos del suelo de la imagen, Morfología Urbana, etc. Para discriminar ciertas cubiertas hay que ir a otros análisis analizando imágenes consecutivas, o de otros años, análisis multitemporal y de contexto, en función del conocimiento previo que se tiene de la zona cubierta por la imagen. Por ejemplo; Comparar una imagen de agosto con una de mayo (suelos no cultivados, zona urbana densa, praderas).   

La textura permite aislar las áreas residenciales mucho más heterogéneas que el resto. El contexto permite separar los parques urbanos. La dimensión estacional permite discriminar los cultivos regados frente a los caducifolios, ya activos en la imagen de mayo. FOTOGEOLOGÍA

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 



Para discriminar morfología urbana, a partir del tono distinguimos la densidad de edificación, ya que aquellas zonas con menor trazado viario ofrecen un tinte más oscuro. Con el tono vemos si la zona cuenta con espacios verdes (tinte rojo en medio de azules propios de la edificación, para combinaciones de falso color 432). La textura, en zonas urbanas, aporta el grado de mezcolanza dentro de un mismo sector (centro histórico, ensanche, barrios de expansión no planificada).

COMBINACIONES CON LAS BANDAS DE SENSOR

4.7.

Combinación en Color Natural: RGB 321 BANDAS –3, 2, 1 –

Constituye la combinación más próxima a la percepción de la tierra con nuestros ojos desde el espacio, de ahí el nombre de color verdadero. Las bandas visibles dan respuesta a la luz que ha penetrado más profundamente, y por tanto sirven para discriminar el agua poco profunda y sirven para distinguir aguas turbias, corrientes, batimetría y zonas con sedimentos. 

El azul oscuro indica aguas profundas.



El azul claro indica aguas de media profundidad.



La vegetación se muestra en tonalidades verdes.



El suelo aparece en tonos marrones y tostados.



El suelo desnudo y la roca aparecen en tonos amarillentos y plateados.

La imagen de la página siguiente corresponde a LANDSAT TM de Tudela de Duero, Valladolid, en el centro de la imagen, 

En tonos Verde a negro la zona de pinar.



En tonos verdes los regadíos, (pivots de riego)



En Tonos marrones terrenos de secano, cereal.



En tono negro el río Duero y el canal del Duero, que cruza de Este a Oeste la Imagen.



En tonos grises Tudela y las carreteras y zonas edificadas.



En tonos plateados las laderas y suelos desnudos de vegetación.

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LANDSAT TM de Tudela de Duero, Valladolid.

Valladolid Capital.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Combinación en Falso Color: RGB 432 BANDAS – 4, 3, 2 – 

Rojo – magenta: Vegetación vigorosa, cultivos regados, prados de montaña o bosques de caducifolias en imágenes de verano y cultivos herbáceos de secano en imágenes de primavera.



Rosa: Áreas vegetales menos densas y / o vegetación en temprano estado de crecimiento. Las áreas residenciales suburbanas en torno a las grandes ciudades, con sus pequeños jardines y árboles diseminados, aparecen a veces en este color. Praderas.



Blanco: Áreas de escasa o nula vegetación pero de máxima reflectividad: nubes, arenas, depósitos salinos, canteras y suelos desnudos.



Azul oscuro a negro: Superficies cubiertas total o parcialmente por el agua: ríos, canales, lagos y embalses. En zonas volcánicas los tonos negros pueden asimismo identificar flujos de lava.



Gris a azul metálico: Ciudades o áreas pobladas, si bien puede asimismo tratarse de roquedo desnudo.



Marrón: Vegetación arbustiva muy variable en función de la densidad y del tono del sustrato. Los tonos más oscuros indican presencia de materiales paleozoicos (pizarras), mientras los materiales calcícolas, menos densos normalmente, ofrecen una coloración más clara.



Beige – dorado: Identifica zonas de transición: prados secos frecuentemente asociados con el matorral ralo.

Imagen LANDSAT de Tudela, Valladolid, zona regable de Cascón de la Nava, Fuentes de Nava, Palencia

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Laguna de la Nava

Imagen LANDSAT de Palencia, parte del Monte “El Viejo”

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica En la siguiente imagen, Peñafiel, Valladolid, Casco urbano en la parte inferior, Río Duero de Este a Oeste, río Duratón sur al Norte. Imagen de la vega del Duero, con grandes pinares y otros más pequeños distribuidos entre el regadío.

Combinación en Falso Color: RGB 453 BANDAS – 4, 5, 3-

Realza con gran detalle los límites entre el agua y la tierra. Los diferentes tipos de vegetación se muestran en colores marrones, verdes y naranjas. Realza las diferencias de humedad en el suelo y es usada para el análisis de humedad en el suelo y vegetación. Generalmente el suelo húmedo aparece más oscuro.

Imagen LANDSAT del Sur de Valladolid, en el que se ven las áreas edificadas en tonos grises en la esquina superior derecha. Al sur el Pinar de Antequera. Cruza el río Duero, en la parte izquierda.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Combinaciones en Falso Color: RGB 742 BANDAS – 7, 4, 2

Las áreas urbanas aparecen en tonos magentas.



Las praderas en verde claro.



De verde oliva a verde brillante indica áreas forestales (en general los bosques de coníferas son más oscuros que los de caducifolias).

Imagen LANDSAT del Sur de Valladolid, en el que s e ven las áreas edificadas en tonos magenta en la esquina superior derecha. Al sur el Pinar de Antequera. Cruza el río Duero, en la parte izquierda.

Combinaciones en Falso Color: RGB 341 BANDAS – 3, 4, 1-

Imagen LANDSAT de Palencia capital, y alrededores. 

En tonos verdes intensos, vegetación vigorosa.



En tonos violáceos, Areas edificadas.



En tonos verdes a negros, monte el viejo, zonas arboladas intensas.



En tonos marrones claros, cereal de secano.



En negro río Carrión y Canal de Castilla.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Combinaciones en Falso Color: RGB 531 BANDAS – 5, 3, 1-

Imagen LANDSAT de la zona de Dueñas-Venta de Baños. En la esquina superior derecha, “Monte El Viejo”. Río Carrión y Río Pisuerga.


Imagen LANDSAT de la zona de Dueñas-Venta de Baños. En la esquina superior derecha, “Monte El Viejo”.Río Carrión y Río Pisuerga.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Combinaciones en Falso Color: RGB 542 BANDAS – 5, 4, 2-

Imagen LANDSAT de la confluencia del río Carrión con el Río Cueza, en Palencia, termino municipal de Villoldo. En la parte derecha, páramos con terrenos de secano, en la parte derecha zona regable. Río Carrión con choperas a los márgenes. En la esquina superior derecha montes de Villamuera de la Cueza. Resaltan las carreteras y los caminos rurales.


Imagen LANDSAT de Torquemada, Palencia, Cordovilla la Real. Río Pisuerga, a la izquierda, río Arlanza, a la derecha.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Otras Combinaciones en Falso Color RGB

Se pueden utilizar cualquier otra combinación entre bandas, seleccionando tres a tres cada una de las bandas. Se recoge a continuación una relación de las combinaciones más empleadas con indicación del tipo de ámbito habitual donde se emplean.

Combinaciones en Falso Color RGB Operando entre Bandas Consiste en realizar operaciones entre bandas, generalmente divisiones, con objeto de resaltar en la imagen distintas zonas, dependiendo del tipo de estudio que estemos realizando. La combinación RGB se especifica: RGB TM3/TM1 , TM5/TM4 , TM5/TM7

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Esta combinación RGB es un montaje de las siguientes combinaciones:  Superior Izquierda: RGB 3/1, 5/4, 5/7  Superior derecha: RGB 4/3, 5/7, 3/2  Inferior Izquierda: RGB 5/7, 4/7, 2/4  Inferior Derecha: RGB 1/4, 3/5, 7/4 La imagen corresponde a LANDSAT TM de Palencia capital, en el centro,  Zona superior izquierda: Regadíos de Cascón de la Nava.  Zona inferior izquierda: Paramos de Ampudia.  Zona superior Derecha: Río Pisuerga y río Arlanza. Cerrato. Zona inferior Derecha: Dueñas Río Pisuerga y Cerrato.  Otras Combinaciones en Falso Color RGB Operando Entre Bandas Otras combinaciones habitualmente empleadas.

Este tipo de combinaciones RGB suelen ir seguidas de un tratamiento posterior de la imagen, consistente en una ecualización del histograma y un “stretching”, (estiramiento), del histograma.

CONSIDERACIONES AL ANÁLISIS VISUAL El análisis visual de imágenes implica un conocimiento previo de la zona existente en la imagen. Este conocimiento previo implica la ubicación de la imagen en cierto contexto, influenciado por el tipo de análisis que se pretende realizar. No es lo mismo realizar un análisis de Coberturas Vegetales y Usos del Suelo que plantearse realizar un estudio de Caracterización Geológica de un terreno. El conocimiento previo de la zona se realiza por “Inspección directa de Campo” o Trabajo de Campo, al ser ésta la mejor manera, no la única, d e conocer la zona de estudio, la inspección “in situ”.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Inspección directa de campo

La Inspección de campo consiste en el recorrido de la zona por presencia directa en el territorio considerado. Es aconsejable la realización de un croquis que esquematice los distintos tipos de zonas que nos encontramos. El croquis, además de contener las unidades morfológicas, deberá contener las vías de comunicación, accidentes del terreno importantes, etc. 

Croquización La Croquización consiste en crear una base cartográfica donde posteriormente se incluirán el resto de los datos. La Croquización se realiza con criterios de generalización del dibujo, sin llegar a un grado de detalle alto. La Croquización servirá para situar espacialmente la zona de estudio, para posteriormente posteriormente incluir sobre ella la clasificación que se desea realizar: 











Vías de comunicación  Carreteras  Caminos  Vías Férreas Hidrografía  Ríos y cauces de agua importantes  Canales  Líneas de Costa Accidentes del terreno importantes  Fallas, fracturas del terreno  Montes y Puntos de Cota Elevada Limites Áreas Edificadas  Limites áreas Urbanas  Limites áreas Industriales

Clasificación de Zonas Nivel de Caracterización. Enclavado en el contexto de las zonas que queremos discriminar y que son objeto de nuestro estudio. Por ejemplo para caracterizar una zona en la que queremos discriminar sobre Usos del Suelo. Toma de datos complementaria en campo Accesoriamente a la Croquización y a la sectorización de las unidades ambientales se deben tomar una serie de datos complementarios que nos van a ayudar a definir mejor los posibles usos del suelo con los que nos vamos a encontrar.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 4.8. FOTOINTERPRETACIÓN Un buen complemento al uso de las imágenes digitales, satélite, es el empleo de la fotografía aérea. Con la fotografía área se puede realizar una fotointerpretación de la imagen, y así discriminar entre las formaciones existentes. La fotointerpretación se realiza con pares estereoscópicos de escalas de vuelo 1:30.000 o menores. La escala de vuelo recomendable son fotografías de escala inferior a 1:30.000, 1:22.000 y en general se realiza una mejor discriminación cuanto menor es la escala de vuelo. La escala de vuelo ideal, que nos garantiza un nivel de detalle alto es 1:5.000. El inconveniente que tiene la utilización de escalas de vuelo bajas, 1:5.000, es el elevado número de fotogramas emplear en la fotointerpretación. fotointerpretación. Por ello se emplean escalas de vuelo, por lo general, superiores a 1:8.000. Con la fotointerpretación fotointerpretación se consiguen unos buenos resultados resultados en la obtención de patrones y la localización de zonas homogéneas sobre las que se generaliza la imagen satelital. La fotointerpretación tiene la ventaja de la cobertura, ya que para España se tiene cubierta, desde el primer vuelo en el año 1954, a distintas escalas y en la totalidad del territorio nacional. Además de los vuelos de las entidades a nivel nacional, IGN (Instituto Geográfico Nacional), y los ministerios de Agricultura y Transportes y Comunicaciones, las comunidades autónomas tienen a su vez realizados vuelos de su territorio. Como ventaja añadida, la componente precio destaca. El coste de un fotograma en papel fotográfico tiene un coste inferior a las 500 pts/unidad.

Imagen tomada por el satélite Landsat TM de un sector del Río Amazonas

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 4.9. 

APLICACIONES DE LAS IMÁGENES SATELITALES LANDSAT

Planificación territorial

• Actualización de fondos cartográficos cartográficos • Seguimiento de la evolución de la mancha urbana • Manejo de riesgos de origen natural • Seguimiento medioambiental • Previsión meteorológica, análisis hidrológicos • Manejos forestal y agrícola • Prevención de incendios • Gestión costera y pesquera • Prospección geológica, minera y recursos naturales • Epidemiología espacial

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5. INTERPRETACIÓN DE IMÁGENES SLAR 5.1. IMÁGENES DE RADAR. Las imágenes de radar son representaciones de la tierra a una sola frecuencia, que destacan cambios en la rugosidad del terreno, relieves y niveles de humedad. Son similares a otros tipos de imágenes de observación de la tierra en que ellas representan la porción de reflexividad del espectro electromagnético. Sin embargo, la imagen de radar se deriva de una porción del espectro de luz que la visión humana es incapaz de detectar. Esta longitud de onda especial es capaz de penetrar lluvia, nubes y neblina, para proporcionar una vista continuamente despejada de la tierra. Las imágenes de radar, obtenidas por reflexión de las ondas milimétricas emitidas por el mismo aparato detector, delatan bien las desigualdades del suelo, y se utilizan en la investigación geológica y en la prospección de materiales de superficie.

Figura. Retornos desde el terreno de la señal de radar y procesado de la señal de un pulso de radar. (Ibídem)

El radar difiere de la fotografía aérea como sensor remoto aéreo. La fotografía es un sistema de percepción remota que utiliza la reflexión natural del sol, en tanto que el radar es un sensor activo que produce su propia iluminación. El radar ilumina el terreno y luego recibe y ordena las señales reflejadas sobre una imagen que puede ser evaluada. Estas imágenes se parecen a las fotografías en blanco y negro. El mejor uso de las imágenes obtenidas con radares aéreos, en el proceso de planificación para el desarrollo y evaluaciones de peligros naturales es la identificación de características geológicas y geomorfológicas. Las imágenes de radar, así como la fotografía, presentan variaciones de tono, textura, forma y patrones que corresponden a diferencias en rasgos y estructuras en la superficie. De estos elementos, las variaciones de tono que se observan en las fotografías aéreas convencionales son las mismas que se ven con los ojos.

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Tabla. Rasgos y signaturas típicas de las imágenes radar.

Las variaciones de tono que presentan las imágenes de radar y que aparecen como propiedades no familiares, son el resultado de la interacción de la señal del radar con el terreno y la vegetación. Así como para poder hacer uso de fotografías aéreas no es esencial comprender del todo la teoría óptica y sus procesos propios, también es posible utilizar las imágenes de radar sin entender cabalmente lo concerniente a la radiación electromagnética.

Figura. Dibujo de la capacidad de penetración de las ondas radar.

Sin embargo, el intérprete experimentado debe saber algo sobre cómo se forma la imagen, para poder interpretarla correctamente y apreciar plenamente el potencial y las limitaciones del radar. Un intérprete capacitado sólo necesita familiarizarse con los parámetros que controlan el eco del radar, entender sus efectos sobre la señal de retorno, y reconocer los efectos de la configuración lateral del sensor sobre la geometría de la señal de retorno. En general, la mayoría de los radares aerotransportados que producen imágenes son de vista lateral (SLAR: Side Looking Airbone Radar), dentro de éstos se encuentran dos tipos: radar de apertura real (RAR: Real Aperture Radar) y radar de apertura sintética (SAR: Synthetic Aperture Radar). 5.2.

VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LAS FOTOGRAFÍAS AÉREAS Y LAS IMÁGENES DE RADAR.

Tanto la fotografía aérea como el radar tienen ventajas y limitaciones. La fotografía no puede ser utilizada en cualquier momento y en cualquier condición climática, pero sí el radar. Este puede graficar miles de kilómetros cuadrados por hora con exactitud geométrica compatible con los

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica patrones nacionales de cartografía. Cada área puede ser estudiada mucho más rápidamente por el radar que por la fotografía aérea, y el producto final proporciona una excelente visión sinóptica. Con el radar se puede medir la distancia con mayor precisión que con fotografías; se han producido mapas experimentales tan grandes como a escala 1:24.000. Por otro lado la fotografía, a igual escala, muestra significativo mayor detalle y proporciona una excelente modalidad estereoscópica para propósitos de interpretación, en contraste con el modelo obtenido del radar, más limitado pero siempre útil. La fotografía aérea a pesar de su riqueza de información latente, su actualidad, flexibilidad, compatibilidad y confiabilidad es una fuente de información parcialmente independiente tiene la ventaja de ofrecer exposiciones instantáneas de una escena de superior resolución, facilidad de manejo y capacidad estereoscópica, facilidad de capturar y editar; además de la excelente calidad y requerimientos mínimos. En todo caso, la fotografía aérea es un documento exhaustivo relativamente fácil de mantener al día que se puede examinar a placer en el laboratorio, empleando la visión en relieve mediante estereoscopio, de manera que el terreno puede ser observado en detalle. La fotografía aérea proporciona una visión integral del área, además de ofrecer ventajas comparativas por ser un método barato y rápido. Una de las ventajas más valiosas del radar es que crea imágenes a partir de su propia fuente de energía y por consiguiente no depende de la luz del sol, así uno puede capturar imágenes uniformes de día o de noche; aparte de atravesar, con cualquier tiempo y a cualquier hora, la capa de nubes así como el follaje, la nieve, etc.

5.3. INTERPRETACIÓN CARTOGRÁFICA 5.3.1. Interpretación de la imagen El que utiliza la imagen debe aprovechar completamente todos los materiales, procedimientos y dispositivos utilizados en la actualidad. Las limitaciones son inherentes a ala escala 1: 400 00 y 1:200 000 a 1: 100 000 puede ser ampliada a 1: 50 000. Sin embargo, el valor regional de las imágenes es reducido en gran parte por la ampliación El interpretador debe conocer unos cuantos principios básicos antes de visualizar las imágenes de radar. Cuando se visualiza por primera vez, la impresión inicial es solamente un registro de las características complejas de reflexión del terreno, en lugar de una reducción fotográfica de la superficie terrestre. En el análisis de ecos radáricos, el interpretador debe poner énfasis en el estudio de las imágenes, lugar, partes componentes, tono o grado de intensidad del eco radárico, textura, tamaño, forma y “sombra”.

La magnificación óptica simple es el método más expeditivo para aumentar la escala. Un magnificador de cubo, equipado con una retícula para la medición, es un dispositivo económico y bastante satisfactorio. Uno de los medios para controlar la pérdida del detalle en áreas en las que, muchos ecos radáricos intensos se aglomeran, es a través de la manipulación de la densidad de la imagen. En esas áreas, usualmente se destruyen muchos detalles focales pequeños. A menudo, es posible “forzar” la

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica separación de estos detalles, variando el tiempo de exposición durante el procesamiento fotográfico del registro del radar. La comparación de las imágenes del radar con los mapas, las fotografías aéreas u otras imágenes de sensores, cubriendo la misma área, permite con frecuencia que el interpretador establezca los puntos de referencia y da una visión del rango y naturaleza de las intensidades específicas. En el análisis de los ecos radáricos asociados, el interpretador pone énfasis en el estudio de las imágenes, el lugar y las partes del componente. Además, el tono o el grado de la intensidad proporciona la visión sobre las características materiales de un objeto. La textura, al ser aplicada a un grupo de ecos radáricos estrechamente espaciados, también constituye un rasgo notable en la imaginería del radar y es significativa en la identificación de grandes unidades de áreas. La forma y el tamaño de los ecos radáricos agrupados, obtenidos de grandes objetos del paisaje, proporcionan a menudo la clave para la identificación. Muchos rasgos del paisaje aparecen de tal manera que pueden ser reconocidos instantáneamente, debido a su similitud con las imágenes fotográficas. Sin embargo, siempre se debe tener cautela al aplicar las imágenes de radar a las imágenes fotográficas. 5.3.2. Análisis del tono El tono es definido como el rango de “grays” (manchas) que aparecen en el registro fot ográfico

del eco radárico del SLAR, y es el producto de la resistencia variable de la señal de intensidad modulada del eco radárico. Sobre la base de la resistencia de la señal, se ha usado una clasificación cualitativa del tono en este estudio, para describir la apariencia de los tipos específicos de roca o los rasgos; o sea: "fuerte", "moderado", "débil", y "si: indicios", se puede separar hasta 32 y 64 rangos de tonos. Las cualidades de reflectancia de un rasgo dado, determinan la resistencia del eco radárico de la señal. Estas cualidades incluyen la extensión del área, la solidez de la expresión topográfica, el contenido de humedad, y especulativamente, el contenido metálico. En general, los objetos de superficie suave (lisa) tienen poco eco radárico, si es que lo tienen, de la energía transmitida, de acuerdo con la ley de Snell (el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión). Así, las capas de agua aparecen como áreas "sin indicios" (negras) en el registro del SLAR. Una montaña sólida, altamente disectada, generalmente se verá brillante y muy marcada (fuerte). Las tierras raras, el pasto, los campos cultivados y las áreas de bosques, usualmente caen dentro de los rangos intermedios, en términos de resistencia de señal. La identificación de los rasgos geológicos y geomorfológicos en las imágenes de radar, a menudo depende de la notación de cantidades relativas de contraste tonal en áreas contiguas, en lugar de depender del contraste absoluto. La uniformidad del tono, con frecuencia es indicadora de la uniformidad de los materiales, mientras que los tonos contrastantes indican a menudo los cambios en el material y en la textura de la superficie. 5.3.3. Sombra También deberé considerarse el "efecto de sombra" (“ shadow effect"), inherente en las imágenes del radar. Una sombra del radar es emitida por un objeto que interviene, previniendo que la energía del radar intersecte (obstruya) un área, produciendo una imagen (sin indicios) de esa área. Estas sombras constituyen un criterio importante en la interpretación del radar y el análisis, debido a que indican la presencia de rasgos que sufren muchos cambios rápidos en la altura o elevación. Junto con otras variaciones tonales, las sombras del radar ayudan sustancialmente en la interpretación del relieve topográfico, la resistencia relativa de la roca (y por consiguiente, la litología general), la continuidad de la dirección y la estructura (determinación de la orientación). FOTOGEOLOGÍA

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 5.3.4. Análisis de continuidad La interpretación y el análisis de todas las representaciones (figuraciones) de la configuración del terreno, o del terreno geológico (mapas geológicos, geofísicos, mapas de suelos y mapas topográficos), dependen principalmente del reconocimiento de la distribución, continuidad y dirección de los rasgos claves. Similarmente, en la interpretación de las representaciones del SLAR, estos rasgos deben ser identificados, bosquejados y clasificados. Uno de los aspectos más importantes del mapeo geológico y geomorfológico, que se presente en las imágenes del SLAR, es la interpretación de la continuidad de las unidades geomórficas, estructurales y litológicas. Las evaluaciones estructurales, en particular, requieren una delimitación del contraste tonal, marcada, aguda e identificable, entre las formaciones individuales o miembros. El contraste poco marcado (bajo) produce límites pobremente definidos y no permite una interpretación exacta, una delineación o una extrapolación. Las imágenes del SLAR son una herramienta particularmente bien adaptada para usarla en la interpretación regional y el mapeo de montañas plegadas, planicies y mesetas. La ventaja del registro del SLAR sobre los métodos convencionales de la fotografía aérea (aparte de su adaptabilidad a todo tipo de clima), reside en su gran alcance del área, el cual, permite la exploración lateral y el registro continuo. Una visión de una área extensa permite la interpretación continua de la imagen del radar, lo cual, no es posible realizar con los métodos convencionales de la fotografía aérea en pequeña escala. Los lechos duros, resistentes, de origen ígneo o sedimentario, son fáciles de seguir en los registros del SLAR. Los materiales clásticos gruesos, rugosos, (areniscas densas, conglomerados, cuarcitas, etc), con una tonalidad uniforme y una resistencia constante, pueden ser mapeados continuamente por varias millas. Las cordilleras(crestas) arqueadas producidas por estos lechos resistentes son fácilmente diferenciadas de los valles de esquisto (pizarra), menos resistentes. Las unidades litológicas existentes en las planicies y mesetas, son expresadas mas tenuemente y se las diferencia unas de otras, principalmente sobre la base de texturas, de drenaje y de tonos. La escala pequeña del SLAR amplía la posibilidad de hacer análisis regionales, detallados, rápidos, que no pueden ser hechos por medio de la fotografía aérea, 5.4. DRENAJE SUPERFICIAL El reconocimiento de las variaciones en la distribución del drenaje en la superficie; las diferencias en su densidad y en la textura de la imagen; la linealidad del segmento del canal; la profundidad de la incisión del canal; el carácter del perfil del canal (transverso y longitudinal); el hábito del curso, etc., permiten ciertas inferencias que pueden ser hechas con respecto a las condiciones rocosas y estructurales existentes del terreno. Es posible que, por medio de una delineación exacta de la red del drenaje, y por medio de la interpretación de esa red, se pueden hacer muchas inferencias tanto regional como localmente, respecto a las condiciones geológicas prevalecientes y al carácter de los materiales superficiales presentes. La interpretación de los registros del SLAR, revela que los sistemas de drenaje, pueden ser categorizados y mapeados, de acuerdo con su nivel de "expresión" del terreno (una función del ancho del canal, relieve y longitud) o sea: como primario, secundario y terciario. Debido a la escala generalmente pequeña y a la resolución relativamente baja de los registros del SLAR, los canales de cuarto orden no son identificables. Sin embargo, tampoco son evidentes en las fotografías aéreas a gran escala. Primariamente, las vías de drenaje de primer orden, son grandes corrientes perennes. Los canales secundarios son tributarios de los primarios, y son más largos y más FOTOGEOLOGÍA

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica profundamente insertados que los canales terciarios. En áreas de relieve bajo a moderado, marcadas por lechos de corrientes secos, los canales pueden ser delineados por la energía reflejada desde los márgenes delos ríos o de la vegetación marginal. En las áreas de alto relieve, el problema es algo más difícil, puesto que las márgenes del canal frecuentemente se oscurecen en las áreas de sombra del radar. En estos casos, a menudo es imposible mapear con exactitud los canales y alineamientos. A lo mucho, cuando se sospecha la presencia de un canal, puede delinearse tentativamente cm la esperanza de que se unirán con canales positivamente identificados, para formar un sistema de drenaje coherente y razonable. 5.5. FORMAS DE RELIEVE (FISIOGRÁFICAS) Los elementos más útiles en la interpretación y el análisis de las formas fisiográficas en los registros del SLAR son: la expresión topográfica y las redes de drenaje. Las características de una forma fisiográfica dependen primariamente de los materiales con los cuales está conformada, de su morfología y de su estructura, del clima en el cual se desarrolló y de los efectos erosivos fluviales. 5.5.1. Formas fisiográficas de intrusión ígnea Las fallas y las capas son normalmente formas fisiográficas de extensión limitada. Constituyen imágenes interpretables en el radar debido a su apariencia lineal y su contraste tonal con la roca "hospedante" que las rodea y en la cual están enclavadas. Las fallas, en particular, son de gran importancia en la tectónica y el análisis mineral de las áreas de rocas complejas. La discordancia lineal de los diques y su resistencia diferencial, ante el intemperismo son formadoras de crestas (cordilleras) prominentes, les permite generar una imagen bien definida en la presentación del SLAR. Los diques, en casos más o menos inusuales, también pueden ser erosionados. En contraste, los lacolitos y los batolitos, son formas fisiográficas de un área de extensión considerable. Con frecuencia se requieren series de fotografías aéreas convencionales para proporcionar un alcance adecuado de esos rasgos. Sin embargo, el alcance o extensión de estas masas, puede ser rápidamente apreciado en las presentaciones a pequeña escala del SLAR, usando un mínimo de imágenes. Los batolitos aparecen como masas graníticas sólidas, cuya dirección conforma normalmente la misma del sistema de montañas. Su solidez permite que produzcan una fuerte señal de eco radárico, 5.5.2. Formas fisiográficas volcánicas. Sin tener en cuenta el registro del sensor empleado, las formas fisiográficas volcánicas son generalmente identificadas con facilidad. Su extensión areal puede ser determinada fácilmente observando una cantidad mínima de imágenes de radar, a pequeña escala. Los planos de lava o las mesetas, normalmente tienen una superficie característicamente rugosa y corroída irregularmente, que motiva que sean medios reflectores bastante buenos, de la energía del radar. A pesar de su reflectividad, los conos de lava son rastros tan identificables y espectaculares, que no requieren una explicación especial. 5.5.3. Formas fisiográficas marinas. Las líneas costeras de emersión son dentadas e irregulares. Desplazan promontorios rocosos y acantilados, particularmente si la masa de tierra adyacente presenta colinas o montañas. Las islas rocosas frecuentemente delinean la costa, y los ríos fluyen directamente al mar, sin formar deltas. En tierra, una serie de crestas (cordilleras) de playa puede ser hallada, paralela o subparalela a la línea costera actual, y marcando las posiciones de las líneas costeras previas. Un área costera, plana, define ampliamente la línea costera de emersión y todos sus rasgos relacionados, en tierra. FOTOGEOLOGÍA

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Las líneas costeras de sumersión tienden a ser derechas a arqueadas. Desplazan bancos de arena mar afuera, y desarrollan lagunas características y ciénagas de agua salada. Como las áreas costeras son dinámicas, los registros del radar son un medio excelente para la actualización de las cartas de navegación costeras, y proporcionan una fuente valiosa de información respecto a la erosión reciente y los procesos de sedimentación. 5.5.4. Formas fisiográficas fluviales y coluviales Estas formas fisiográficas incluyen las planicies aluviales, los conos aluviales se presentan tanto en medios climáticos áridos como húmedos. Prevalecen más en áreas en las que el drenaje tributario tiene una gradiente empinada, puesto que intercepta un suelo de valle, relativamente más liso. La pérdida repentina de gradiente causa que la corriente descargue rápidamente la carga que transporta y que se forme un rasgo del tipo deltoide o forma de cono. Los canales de drenaje en las planicies aluviales, tienen sus meandros característicos, que son trenzados intrincadamente. La forma identificable de "dedo", similar a un "pie de pájaro", de los deltas de río, es formada por los canales de distribución en los que el rio se vierte al mar. Es importante enfatizar una vez más que una de las principales ventajas proporcionadas por las imágenes del radar, radica en la capacidad de delinear con exactitud los rasgos del drenaje. Los contactos agua-tierra son bien definidos, así como las áreas que aparentemente tienen un contenido de humedad superficial alto o bajo. 5.5.5. Formas Fisiográficas Glaciales y Glaciofluviales Los efectos de la glaciación alpina son mostrados con nitidez en las imágenes SLAR, particularmente en los terrenos montañosos. Los circos glaciares, los cuernos (trompas), las aristas, las formaciones en "U" y los valles colgados (suspendidos) son todos, rasgos indicadores de la glaciación alpina, que no ofrecen ningún obstáculo particular a la interpretación en la imagen del radar, puesto que su superficie contribuye a lograr un eco radárico de energía muy fuerte.

Figura. Imagen de radar aerotransportado (SLAR) de la parte sur de la Williamsport, Pensilvania. EE.UU

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 5.6. GEOLOGÍA. En general, las unidades litológicas principales pueden ser identificadas en las presentaciones del SLAR, cuando están expuestas en la superficie. Las unidades más reconocibles son las areniscas, los esquistos, pizarras, la caliza y algunos tipos de rocas ígneas y metamórficas. En algunas áreas, también puede ser posible la identificación y diferenciación de algunos tipos específicos de roca que tienen un contenido mineral metálico alto. Por supuesto, esto requeriría de un estudio muy detallado de las provincias metalogénicas conocidas y de sus reflectividades relativas. Los materiales no-consolidados como la arena, la grava, los aluviones glaciares de arcilla y los "loess", son más o menos fáciles de identificar debido a sus formas fisiográficas y a su ocurrencia en forma de dunas, terrazas y rasgos glaciares. Estos depósitos son de i nterés particular para el ingeniero involucrado en construcciones civiles y explotaciones de canteras, así como para los inversionistas y forjadores de esas propiedades. 5.6.1. Rocas Sedimentarias. Los materiales granulares, la arena, la arenisca y los conglomerados, exhiben normalmente redes de drenaje, de textura gruesa, que se ven poco en los canales terciarios bien desarrollados. La arenisca y el conglomerado, son altamente resistentes a la erosión, y con frecuencia se hallan como rocas de encubrimiento en las crestas (cordilleras), acantilados y mesetas. La arena no consolidada es débil, y tiende a ocupar las áreas de hondonadas. La grava es moderadamente resistente debido a su porosidad y permeabilidad, y con frecuencia se le encuentra recubriendo tierras altas y áreas de terrazas. La señal del eco radárico generalmente es de moderada a fuerte en el caso de las areniscas y los conglomerados, moderada en el caso de la grava, y muy débil en el caso de la arena no consolidada. Sin embargo, estos ecos pueden variar ampliamente con el contenido de humedad, el cual, cuando es alto, puede dar un eco radárico más débil. El contenido mineral metálico es considerado como originador de un nivel más alto de eco radárico, cuando el contenido es alto, y una irregularidad mayor de la superficie topográfica produciría un eco radárico más fuerte. Debido a su carácter de grano fino, los esquistos, el limo y la arcilla actúan frecuentemente como cuerpos acuíferos, produciendo un eco radárico muy débil. Sin embargo, estos ecos radáricos puedan variar considerablemente. La caliza es una roca carbonatada, soluble en agua que tiene una imagen de drenaje superficial, caracterizada por sus sumideros o dolinas, sus canales interconectados y sus fosos. Estos rasgos tienden a desarrollarse a lo largo de líneas de debilidad: ej. Planos de diaclasas y de fractura. El drenaje es en su mayor parte, interno, con percolación del agua superficial, hacia abajo, a lo largo de los planos de fragilidad, disolviendo el material y formando galerías y cavernas en profundidad. Cuando estas cavernas se unen debilitan la roca superficial. Un paisaje marcado por una profusión de rasgos con colapsos, es conocido como: región "karst", y es un factor diagnóstico con respecto a su litología. En las regiones áridas, la caliza se forma normalmente con zonas escarpadas altas, debido a su resistencia ante la fuerza erosiva regional. La caliza generalmente, tiende a producir un eco radárico de energía, moderado, que parece ser mucho más débil que el recibido de la arenisca, y similar en resistencia, al eco radárico de los esquistos. La marga y la tiza frecuentemente producen ecos radáricos de energía mucho menor, en relación con el de la caliza.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica 5.6.2. Rocas Intrusivas. La más común entre las rocas de tipo intrusivo, es el granito. Debido a su textura granular y su resistencia a la erosión, las redes de drenaje que se desarrollan sobre el granito, son típicas, ampliamente espaciadas y dendríticas. Las líneas de drenaje radial y consecuente existen en algunas de las áreas de picos más altos, pero éstas tienden a ser localizadas. La fracturación es común y con frecuencia afecta profundamente la selección natural de las vías de drenaje, dándoles un aspecto marcadamente paralelo o enrejado. Topográficamente, el granito forma colinas masivas redondeadas, con pendientes empinadas. Cuando se presenta bastante fracturado, el granito -desarrolla relieves que son accidentados y en forma de picos. El nivel del eco radárico de energía de las rocas graníticas parece ser regularmente elevado, probablemente como una consecuencia directa de la superficie topográfica que es relativamente irregular. Sin embargo, en general, los granitos están clasificados principalmente sobre la base de su imagen fisiográfica (relieve), fácilmente reconocible y, por su fuerte reflectividad. Las rocas intrusivas básicas, densas, como el gabro y las diabasas, producen ecos radáricos de energía, más débiles que los granitos, aunque su desarrollo y sus redes de drenaje, son bastante similares. 5.6.3. Rocas Extrusivas. Las rocas extrusivas ácidas (riolita), tiene sus relieves y sus características de drenaje, similares a las halladas en áreas de granito. Sin embargo, el desarrollo fisiográfico de la riolita no es tan masivo y prominente como en las áreas graníticas. Los ecos radáricos son de energía fuer te, debido a su expresión topográfica irregular. Las rocas extrusivas intermedias (andesitas) usualmente, es resistente a la erosión y tiende a formar crestas (similares a los acantilados con bordes lisos, y ondulantes). El eco radárico de las andesitas, varía de moderado a fuerte. El basalto usualmente, es resistente, y forma zonas (taludes) escarpadas. La fisuración columnar es típica en los basaltos y en las rocas básicas. El eco radárico de energía es bastante variable en su resistencia, y es dependiente de la rugosidad de la superficie, del contenido de humedad y de los niveles de mineralización. La proximidad a las áreas volcánicas y su fisuración columnar única, son los rasgos primarios de identificación del basalto. 5.6.4. Rocas Metamórficas. Las rocas metamórficas pueden ser distinguidas en las imágenes de radar, sobre la base de su estructura foliada (exfoliada) y su red característica de drenaje, en lo paralelo y enrejado. Las rocas metamórficas de tipo gneiss y esquisto, son usualmente resistentes y tienden a formarse en las zonas altas. Sin embargo, los esquistos son menos resistentes que los gneiss; y en las áreas que contienen ambos tipos de rocas, es probable que ocurra el desarrollo de un drenaje primario a lo largo de la dirección (rumbo) de la Faja esquistosa. Como consecuencia de prominencia topográfica usual, los gneisses y los esquistos producen fuertes ecos radáricos de energía. 5.7. ESTRATOS RESISTENTES - DETERMINACIÓN DE SU ACTITUD. El método primario en el análisis e interpretación de los rasgos estructurales usando las imágenes de radar, involucra el mapeo y la delineación de las capas resistentes y/o formas complejas. Las formaciones duras o suaves, pueden ser trazadas por grandes extensiones, sin interrupción. Las fracturas y los desplazamientos horizontales en las capas resistentes, son fácilmente apreciables y proporcionan información valiosa sobre las posibles fallas o cambios

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica de facies litológicas, Similarmente, el estrechamiento o asentamiento de las capas en las áreas estrechamente plegadas, implica la ocurrencia de fallas intensas y una posible imbricación. Las posiciones de las capas resistentes pueden ser determinadas cualitativamente en los registros del SLAR. Los resultados obtenidos hasta ahora, revelan que la visión estereoscópica no siempre es necesaria para la determinación del rumbo y buzamiento. El buzamiento ya sea bajo, moderado o empinado, puede ser aproximado efectivamente, particularmente en áreas en las que ocurren cuestas y crestas isoclinales. El efecto de sombra inherente en la imagen del radar, es una ayuda inestimable para la calificación de los rasgos. Aparte de esto, la "regla de V's" ayuda en la determinación del rumbo y buzamiento. Esta regla es usada en áreas en las que las formaciones de crestas, constituyen un relieve especialmente prominente. La asimetría de la cresta también constituye a menudo un criterio suficiente sobre el cual basar la determinación de los buzamientos. En áreas, en las cuales, las crestas isoclinales tienen una apariencia simétrica en su sección transversal, la extensión del buzamiento es probablemente en exceso de 40 grados, y no siempre es posible lograr una determinación exacta del buzamiento en las imágenes del SLAR. 5.8. ESTRUCTURAS PLEGADAS. Las montañas plegadas tienen un rango de complejidad, que va desde simple, simétrico, con plegamientos de tipo abierto, hasta con plegamientos estrechamente invertidos profundamente fallados y fracturados. La complejidad y le extensión del plegamiento, son fácilmente discernibles en las imágenes del SLAR, a escala regional, y los rasgos parecen ser bien definidos en términos del criterio geomórfico standard para tales estructuras. Estos criterios incluyen: a) El número de crestas presentes en una región es debido no solo al número de pliegues individuales, sino también al número de capas resistentes involucradas. b) La imagen del afloramiento típico en forma de V, de un anticlinal buzante, es bien expresada. c) La imagen del afloramiento típico en forma de U, de un sinclinal, es usualmente bien expresada. d) La porción axial de un sinclinal, erosionado es usualmente deprimida, aunque puede ocurrir en una posición topográfica más alta que sus flancos. e) La imagen del afloramiento refleja la simetría o la asimetría del plegamiento. f) La inclinación de una cresta monoclinal, refleja el buzamiento. 5.9. VEGETACIÓN. El intérprete de radar, al estudiar la vegetación en las imágenes de radar, debe entrenar su vista en el reconocimiento de diferentes unidades, guiándose por la variación en las características del eco radárico (proyección). En las regiones de planicies o mesetas, áreas cultivadas o áreas de pastos, producen ecos radáricos más débiles que en las pendientes (laderas) de bosques densos y en las regiones de alturas. Las áreas cultivadas, presentan una imagen geométrica, fácilmente reconocible, y junto con las áreas de pastos, producen un eco radárico mucho más fuerte que en las tierras de barbechos, y en los planos horizontales. El eco radárico más débil, de la tierra de barbechos puede ser una consecuencia parcial de un alto con tenido de humedad.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica En general, las imágenes usadas en la determinación de información vegetacional permiten una visión aparentemente clara del terreno que normalmente no es distinguible por medio de la fotografía aérea convencional.

5.10. TÉCNICAS DE AMPLIACIÓN DE LA IMAGEN. El uso de datos colaterales como ayuda para interpretar el radar, debe ser enfatizado. 5.10.1. Visión Estereoscópica. Empleando la visión estereoscópica en los registros, y creando un campo en tercera dimensión dentro de nuestro campo de vista, la información que podría haber parecido poco significativa, desarrollará carácter y definición. Los caminos se ampliarán y desarrollarán, los puentes y otros ecos radáricos, tipo referencia, tendrán significado y se obtendrá una definición más clara de las imágenes, del cultivo de las estructuras, de la litología etc. Como el radar es un rayo de luz producido direccionalmente y el ángulo con el cual el rayo enfoca al objeto, ocasiona que diferentes cantidades de energía se reviertan en forma de eco radárico, puede esperarse que dos diferentes visiones angulares del mismo objeto, le permitan obtener un examen más comprensivo del objeto. La visión por medio del estereoscopio, de los dos registros idénticos, aunque no produce la tercera dimensión, logrará una forma de ampliación de la imagen, restringiendo el campo de vista a una pequeña área del registro y, por consiguiente, creando una concentración incrementada de la extracción dé una imagen particular.

5.10.2. Regulación Negativo-Positivo. La segunda técnica para desarrollar la ampliación de la imagen, es la del uso de una transparencia positivo-negativo, del mismo registro de una película, sobre una mesa de luz. Cuando las dos copias son comparadas, coincidiendo una con otra, se logra un completo enderezamiento de la imagen. Esto es logrado viendo la zona negra del negativo como blanca en el positivo y viceversa. Después de lograr los puntos de coincidencia, un desplazamiento muy ligero de una de las transparencias, hará que las imágenes aparezcan en un desplazamiento más vivido de líneas, comparando con cualquiera de los obtenidos en los originales, o se puede obtener un efecto de fluctuación por medio de un rápido movimiento de una de las transparencias. Este método ayuda en la determinación del alineamiento de imágenes, que tienden a desaparecer en el registro (copia) original.

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CONCLUSIONES 

La interpretación fotogeológica permite obtener documentos básicos confiables con poco trabajo de campo, y por lo tanto, con una sensible reducción de tiempo y costo, sin embargo se debe programar un reconocimiento de campo limitado a los puntos clave del área de estudio.

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Las imágenes satelitales, son de gran importancia ya que ofrecen una perspectiva única de la Tierra, sus recursos y el impacto que sobre ella ejercen los seres humanos. De ellas obtenemos valiosa información para numerosas aplicaciones, una de estas aplicaciones tecnológicas es a la geología donde cumple un rol importante hoy en día.

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Los resultados obtenidos de las interpretaciones de imágenes satelitales son unas herramientas educativas muy útiles para mejorar el aprovechamiento del trabajo del geólogo realizado en campo.

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La información estratimétrica, que consta principalmente de los datos de rumbo y buzamiento puede ser posteriormente trabajada para lograr una información más detallada.

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Los satélites de mediana resolución Landsat han tomado fotografías satelitales de los continentes y áreas costeras circundantes de la tierra por más de tres décadas, Permitiendo el estudio de muchos aspectos de nuestro planeta y la evaluación de los cambios dinámicos causados por procesos naturales y actividades antrópicas.

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En las imágenes SLAR, la forma y el tamaño de los ecos radáricos agrupados, de los objetos grandes del paisaje, con frecuencia, pueden proporcionar una clave para la identificación. Muchos rasgos del paisaje aparecen de tal manera, que es posible reconocerlos instantáneamente, debido a su similitud con las imágenes fotográficas.

BIBLIOGRAFÍA       

Análisis Visual de Imágenes Obtenidas del Sensor ETM+/- Satélite Landsat. Ignacio Alonso Fernández-Coppel Aspectos Técnicos de las Imágenes LANDSAT INEGI. Dirección General de Geografía y Medio Ambiente Las Imágenes Satelitales Y Sus Aplicaciones. M.Sc. Ing. Avid Román González XIX Congreso Nacional de Estudiantes de Ingeniería de Sistemas y Computación. Huancayo, Perú http://www.lahistoriaconmapas.com/historia/historia2/definicion-de-estratimetria/ http://www.ingalvarez.com.ar/radares.htm http://smn.cna.gob.mx/radares/descripcion/rada-desc.html

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ANEXOS Ejemplo de una Interpretación geológica en Google Earth Pro: Uno de los programas más usados por los estudiantes de geología, ya sea por su buena calidad de imágenes es el google Earth Pro, que proporciona imágenes satelitales de todo el mundo. Los depósitos sedimentarios están generalmente compuestos por capas o estratos que representan rellenos de sedimentos de antiguos ríos, mares o lagos en el caso de las rocas sedimentarias. Estas capas sedimentarias se pueden ver desde Google Earth, y también podemos identificar zonas donde no parece existir una estratificación visible, y aun así podemos interpretar que tipo de roca puede ser, siguiendo unos criterios muy sencillos. En muchas ocasiones los estratos geológicos pueden ser identificados, y además, podemos averiguar su inclinación, su dirección y si están fallados o no. Vamos a comenzar analizando la zona de Patones-Torrelaguna, situada al NE de la Comunidad de Madrid.

Aunque no tengamos mucha experiencia en la interpretación de imágenes aéreas podemos identificar en un primer vistazo cinco tipos diferentes de terreno, en base a la "textura de la imagen"

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Imagen anterior en la que se han separado cinco zonas distintas  

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ZONA 1 tiene una textura algo rugosa y no se aprecian alineaciones. ZONA 2 presenta una textura alomada sin rasgos angulosos y con cierto grado de alineación-estructuración arqueada según la dirección NE-SW. Además parece que da un relieve positivo en el terreno. ZONA 3 genera un relieve bien marcado dando lugar a una banda de terreno con dirección SW-NE que se encuentra cortada en segmentos de diferente tamaño. ZONA 4 el terreno presenta una textura rugosa, los ríos tienen forma de árbol ramificado (arborescente). ZONA 5 en este caso hemos simplificado un poco, se pueden apreciar llanuras más o menos cultivadas aunque el nivel de zoom que tenemos no permite mucho más.

Ahora vamos al detalle. Nos acercaremos a la zona 3, la que parece más "vistosa" y cambiaremos de vista cenital a una vista 3D Google Earth Pro. En la figura de abajo se puede apreciar la buena calidad de la imagen del satélite en esta zona (no siempre tendremos la misma suerte).

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Vista 3D del relieve en cuesta de Patones

Aumentando el nivel de zoom realizaremos una interpretación algo más profunda, ahora podemos identificar capas o estratos dentro de la zona 3, y además podemos observar que están inclinados (buzando) hacia el sur más o menos. A este tipo de estructuras cuyas capas están inclinadas y además coinciden con la ladera de la montaña se les llama relieves en cuesta.

Las líneas discontinuas amarillas representan los contactos entre las zonas identificadas, mientras que las líneas blancas diferencian capas dentro de la zona 3. Con respecto a la inclinación de las capas la aplicación Google es toda una novedad. Como se muestra en la siguiente imagen, podemos crear un plano horizontal (herramienta área) FOTOGEOLOGÍA

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica y situarlo en la cota deseada. Previamente hemos trazado la línea donde se sitúa al estrato rocoso para visualizarlo mejor (Herramienta medir y ruta). Los puntos de la intersección del estrato con el plano horizontal (puntos 1 y 2) nos marcan la dirección del estrato respecto al norte geográfico (strike en inglés). Perpendicular a esta dirección tendremos la máxima inclinación del estrato (buzamiento o dip). La distancia perpendicular al segmento que une los puntos de control 1-2 y el punto de control 3, y la diferencia de altura de éstos nos dará el ángulo de inclinación. Realizando este ejemplo nos hemos dado cuenta que las cotas mostradas en Google Earth no son del todo fiables, por lo que este ejercicio nos sirve como una aproximación. Hemos revisado la cartografía geológica del IGME (Instituto Geológico y Minero de España) y los buzamientos para estas unidades geológicas rondan los 30 grados hacia el SE. Solo hemos calculado la inclinación de la zona 3 puesto que es la única que lo permite, en el resto de unidades no tenemos elementos para hacerlo.

Empecemos por las edades. Si observamos la disposición de las zonas sacaremos unas cuantas conclusiones: La zona 3 se apoya sobre la zona 2, es decir, está físicamente encima de la zona 2, por tanto, la zona 2 ya estaba cuando la zona 3 comenzaba a formarse. La zona 5 parece cubrir la zona 3. Resumiendo: la zona 2 es más antigua que la zona 3 y ésta a su vez es más antigua que la 5. Aunque no sepamos su edad real, al menos podemos saber cuál es más antigua y más moderna.

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Otro dato más que se puede extraer de las imágenes de Google son las alineaciones de las capas geológicas. En nuestro ejemplo y realizando un pequeño zoom sobre la parte oeste de la unidad 3, podemos determinar que las unidades 2 y 3 no guardan relación. La unidad 2 tiene una alineación según la dirección NE-SO y la unidad 3 es más o menos O-E. En términos geológicos significa que están discordantes entre si, y esto significa que entre una zona y otra ha sucedido algo que ha movido la unidad 3 antes de que la unidad 2 se depositase.

Con algo más de experiencia en la interpretación de fotografías aéreas se podría interpretar el tipo de roca por su morfología, rugosidad hasta el color de tal. Es así que podemos confeccionar a partir del Google Earth un perfil geológico.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Geomorfología karstica en Google Earth

Sistemas Kársticos observados en imágenes satelitales

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica Fallas y fracturas (Faults and fractures)

La herramienta de Google Earth nos permite ver e incluso interpretar fallas geológicas de gran escala. En el siguiente ejemplo hemos seleccionado una curiosa alineación montañosa ubicada al noroeste de la provincia de Teruel, en el término municipal de Bea.

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Cap. 4 Fotogeologia Aplicada

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