La fotografía aérea en España y su aplicabilidad al seguimiento y la estimación de la erosión por flujo concentrado

Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 214 Ja iego Ga cía, A., Gómez Gu ié ez, A., La ado Con ado , F., Schnabel, S., Pulido Fe nández, M., Ga cía Ma ín, R. (2010): La o og a ía aé ea en España y su aplicabilidad al seguimien o y la es imulación de la e osión po lujo con- cen ado. En: Ojeda, J., Pi a, M.F. y Vallejo, I. (Eds.), Tecnologías de la In o mación Geog á ica: La In o mación Geog á- ica al se icio de los ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa. Pp. 214-221. ISBN: 978-84-472-1294-1 LA FOTOGRAFÍA AÉREA EN ESPAÑA Y SU APLICABILIDAD AL SEGUIMIENTO Y LA ESTIMACIÓN DE LA EROSIÓN POR FLUJO CONCENTRADO Ángel Ja iego Ga cía1, Ál a o Gómez Gu ié ez1, F ancisco La ado Con ado ¹, Susanne Schna- bel¹, Manuel Pulido Fe nández1 y Ramón Ga cía Ma ín1 (1) G upo de In es igación GeoAmbien al (GIGA), Á ea de Geog a ía Física, Uni e sidad de Ex emadu a. A da. de la Uni e sidad s/n, 10071, Cáce es. al [email protected] RESUMEN Son nume osos los abajos que mues an la c ecien e p eocupación po los p ocesos de e osión híd ica po lujo concen ado en los países medi e áneos en los úl imos años. Los mé odos y écnicas exis en es pa a el seguimien o y cuan i icación de la e osión híd ica po lujo concen ado son muy di e sos, esul ando de especial in e és, ele an- cia y po encial aquellos elacionados con las mode nas ecnologías geoespaciales (sis emas de posicionamien o global di e enciales, equipos lase e es es o ae o anspo ados, o og ame ía digi al aé ea y e es e, e c.). Sin emba go, la u ilización de dichas écnicas en nume osas ocasiones se encuen a limi ada po la echa de apa ición del ins umen al, po an o, algunas uen es his ó icas son oda ía necesa ias pa a comp ende la e olución a medio y la go plazo de las o mas de e osión po lujo concen ado. Sin emba go, en ocasiones, la localización de las o o- g a ías aé eas exis en es pa a una de e minada zona puede esul a labo iosa y ediosa lo que da luga a g andes pé didas de iempo en los p oyec os y equipos de in es igación. Po odo ello, los p incipales obje i os del p esen e abajo son i) p esen a una guía espec o al ma e ial o og á ico aé eo disponible pa a España, ii) esumi sus ca ac- e ís icas p incipales y iii) analiza su u ilidad pa a el seguimien o y cuan i icación de la e osión ocasionada po lujo concen ado. Palab as Cla e: Fo og a ías y o o o og a ías aé eas, egue os, cá ca as e íme as, cá ca as pe manen es. . ABSTRACT E osion p oduced by concen a ed wa e low has been highligh ed as an impo an soil deg ada ion phenomenon in he Medi e anean ca chmen . Se e al kinds o me hodologies and echniques ha e been used indeed in o de o moni o and quan i y e osion p oduced by concen a ed low, mainly hose ela ed wi h mode n geospa ial echnolo- gies (DGPS, LIDAR, LTS, ae ial and e es ial pho og amme y, e c.). Howe e he ime scale o he s udies based exclusi ely on mode n echniques is cons ained by he da e o appea ance o hose echniques. The e o e, some his o ical sou ces a e s ill necessa y in gully e osion s udies (medium, sho ime scale). Some imes, howe e , inding hese documen s is labo ious and edious, being he esea che s o ced o spend a lo o ime in localizing and ac- qui ing i . The e o e, he main objec i es o his wo k a e i) o p o ide a guidance ega ding he a ailable ae ial pho- og aphs and o hopho og aphs o ill and gully e osion s udies in Spain and co e ing he whole coun y, ii) o sum- ma ize he main cha ac e is ics o hese ma e ials and iii) o analyze he sui abili y o using hese ma e ials o soil loss moni o ing and assessmen p oduced by concen a ed low. Key Wo ds: Ae ial pho og aphy and o hopho og aphy, ills, epheme al gullies and pe manen gullies. Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 215 INTRODUCCIÓN La e osión ocasionada po lujo concen ado ha sido señalada como un impo an e ac o de deg adación del suelo en los países del Medi e áneo. Como esul ado, du an e los úl imos años se han desa ollado nume osos a- bajos elacionados con la e osión ocasionada po egue os (e.g. To i e al. 1987), cá ca as e íme as (e.g. Cap a e al. 2009) y cá ca as pe manen es (e.g. Vandeke ckho e e al. 2000). En España se ha expe imen ado un p oceso simila en el núme o de in es igaciones, e lejándose así, la c ecien e p eocupación po los p ocesos de e osión po egue os y cá ca as, sus asas, consecuencias y umb ales: Beni o e al. (1991), Faulkne (1995), Casalí e al. (1999), Nogue as e al. (2000), Ma ínez-Casasno as e al. (2003a), Valcá cel e al. (2003), San is eban e al. (2005), Gómez Gu ié ez e al. (2009), e c. Son nume osos los mé odos y écnicas que han sido u ilizados pa a el seguimien o y cuan i icación de la e o- sion po egue os y cá ca as, p incipalmen e e idencias sedimen ológicas y bo ánicas (e.g. Vandeke ckho e e al. 2001), uen es his ó icas (e.g. S anko iansky 2003) y le an amien os opog á icos con di e en es equipos: es acas o agujas de e osión (e.g. C ouch 1990) y eodoli o adiconal o sis emas de posicionamien o global di e enciales (GPS; Wu & Cheng 2005). Du an e los le an amien os opog á icos, se han u ilizado di e en es esquemas espaciales, ales como los es udios se iados de secciones ans e sales del cauce (Schnabel & Gómez Amelia 1993), seguimien o del e oceso de la cabece a/s (Vandeke ckho e e al. 2003). En los úl imos años, han sido publicados algunos abajos en los que se emplean écnicas o og amé icas (e.g. Ma zol & Poesen 2009) y senso es láse es ae o anspo ados (i.e. LIDAR; James e al. 2007). Du an e los p óximos años, la oma de da os se cen a á en las nue as ecnologías de cap u a y p obablemen e apa ezcan publicaciones en las que se u ilicen da os adqui idos median e lase escáne e es e (LTS). Sin emba go, la escala empo al de los abajos que se basan de o ma exclusi a en las nue as ecnologías, se encuen a limi ada po la echa de apa ición de esas écnicas. Po lo an o, son oda ía necesa ias las uen es his ó- icas en los es udios de e osión po lujo concen ado. En es a línea, la exis encia de o og a ías y o o o og a ías aé eas ac uales e his ó icas p esen a un impo an e alo cien í ico. Po o a pa e, dichos documen os nos pe mi en conoce la apa iencia y con igu ación del paisaje en la echa en que ue on omadas, ayudándonos a es ablece ela- ciones en e las ca ac e ís icas de los elemen os c eados po el lujo (longi ud, á ea, olumen, mo ología, e c.) y el uso del suelo y la cubie a ege al. La exis encia de es e ma e ial y el desa ollo de las mode nas ecnologías de la in o mación espacial ( elede ección, sis emas de in o mación geog á ica, o og ame ía, GPS, LIDAR, LTS, e c.) han a o ecido el uso de las o og a ías y o o o og a ías en los es udios de e osión, y especialmen e en la e osión po cá ca as (Ma ínez-Casasno as 2003). Los egue os y las cá ca as e íme as y pe manen es son elemen os lineales en el paisaje, que gene almen e p esen an mu os e icales y con ma e ial en el lecho que di ie e en ex u a y colo del ma e ial que se encuen a sob e las má genes en las zonas con iguas. Po lo an o, una cá ca a es ácilmen e econocible desde el ai e. Es as ca ac e ís icas pe mi en ca og a ía en una o o o og a ía el á ea a ec ada po los p ocesos de e osión po lujo con- cen ado. En ocasiones incluso es posible ealiza una econs ucción idimensional del canal median e écnicas o og amé icas y po lo an o, calcula el olumen de ma e ial e acuado po el lujo. Po o a pa e, la u ilización de o og a ías aé eas ep esen a una al e na i a al abajo de campo que gene almen e equie e una mayo in e sión (Wa son & E ans 1991). Exis e una amplia colección li e a ia donde se desc ibe el uso de se ies mul i- empo ales de o og a ías aé eas pa a es ima la dinámica espacio- empo al del aca ca amien o: Wa son and E ans (1991), Nach e gaele and Poesen (1999), Ma ínez-Casasno as (2003), Ma ínez-Casasno as e al. (2003a), Ries y Ma zol (2003), De Luna e al. (2004), Pa kne e al. (2006), Campo e al. (2007) y Gómez Gu ié ez e al. (2009). También exis en ejemplos de u ilización de modelos digi ales del e eno ob enidos a pa i de o og a ías aé eas y u ilizados en los es udios de e osión po cá ca as: Tho ne (1986), Desme y Go e s (1996), Be s y DeRose (1999), Be s e al. (2003) y Ma ínez- Casasno as e al. (2003b). Todos es os abajos, e endan la con eniencia de la u ilización de las o og a ías y o o- o og a ías aé eas en los es udios de e osión po lujo concen ado. Sin emba go, en ocasiones, la búsqueda de es os documen os puede esul a muy labo iosa y como conse- cuencia, los in es igado es deben pe de mucho iempo localizando el ma e ial y adqui iéndolo. De hecho, es e a- bajo, es esul ado de una in ensa labo de búsqueda y documen ación desa ollada du an e los úl imos años en el G upo de In es igación Geoambien al de la Uni e sidad de Ex emadu a (GIGA: h p://www.unex.es/unex/g upos/g upos/giga/index_h ml) espec o a las o og a ía y o o o og a ías aé eas en Es- paña. Po lo an o, los p incipales obje i os que se plan ea es e abajo son i) p opo ciona una guía espec o a las o og a ías y o o o og a ías aé eas disponibles pa a la o alidad del país, ii) esumi las p incipales ca ac e ís icas de Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 216 es e ma e ial y iii) analiza la idoneidad de las di e en es uen es pa a el seguimien o y cuan i icación de la e osión o iginada po egue os y cá ca as. CARACTERÍSTICAS DE LAS FOTOGRAFÍAS Y ORTOFOTOGRAFÍAS DISPONIBLES Las o og a ías y o o o og a ías aé eas disponibles pa a España cub en un pe íodo de 61 años, incluyendo 8 uelos di e en es, lo que signi ica un in e alo medio en e dos o og amas consecu i os de casi 8 años (Tabla 1). Dos ondos o og á icos son conocidos como el uelo ame icano, en sus e siones A y B. El p ime o ue lle ado a cabo en 1945 po el ejé ci o de Es ados Unidos con una escala ap oximada de 1:45.000. El denominado uelo ame- icano B ue lle ado a cabo ambién po el ejé ci o de Es ados Unidos, con una escala mayo en es a segunda e apa (desde 1:30.000 has a 1:35.000). Los ma e iales de ambos uelos pueden se adqui idos en el Cen o Ca og á ico y Fo og á ico del Ejé ci o del Ai e de España (conocido como CECAF). Pos e io men e (1977-1983), el IRYDA (ac ónimo del an iguo Ins i u o pa a la Re o ma y Desa ollo Ag a io) p omo ió la ejecución de un uelo con la mayo escala en e los disponibles has a hoy día (ap oximadamen e 1:18.000). Más a de, se lle a on a cabo dos uelos con ines ca og á icos en los pe íodos 1983-1985 y 1987-1989, con unas escalas ap oximadas de 1:30.000 y 1:20.000 es- pec i amen e. En 2002, p omo ido po el gobie no español, y como pa e del denominado SIGPAC (SIG pa a el se- guimien o y ges ión de las ayudas ag a ias de la Unión Eu opea. Fue elabo ado como una cons a ación de la ealidad ag ícola de España. El o igen de es a inicia i a ue o o SIG desa ollado en 1998-1999 pa a el seguimien o de los oli a es en pa celas ag ícolas y la ges ión de las ayudas comuni a ias (conocido como SIG Oleícola Español). El on- do o og á ico del SIG Oleícola se á el p ime o que se á se ido como o o o og a ías a a és de la web, basándose su di usión en la ecnología Wep Map Se ices (WMS). Más ecien emen e, como esul ado de la implan ación en España de las leyes de i adas de la inicia i a eu opea pa a la in o mación espacial (INSPIRE), el Ins i u o Geog á ico Nacional (IGN) c eó el Plan Nacional de O o o og a ía Aé ea, conocido como PNOA. Tabla 1. P incipales ca ac e ís icas de las o og a ías-o o o og a ías aé eas disponibles en España. Vuelo Fecha Escala (ap ox.) o amaño de pixel Fo ma o Dis ibuido Vuelo Ame icano A 1945 1:45,000 Copia digi al (escala de g ises) CECAF Vuelo Ame icano B 1956- 1957 desde 1:30,000 a 1:35,000 Copia digi al (escala de g ises) CECAF Vuelo IRYDA 1977- 1983 1:18,000 Copia digi al o analógi- ca (escala de g ises) CNIG Vuelo Nacional TRAGSA 1983- 1985 1:30,000 Copia digi al o analógi- ca (escala de g ises) CNIG Vuelo Ca as al 1987- 1989 1:20,000 Copia digi al o analógi- ca (escala de g ises) Gobie no de España Vuelo SIG Oleícola 1997- 1998 1.0 m O o o og a ía (escala de g ises) Gobie no de España Vuelo SIGPAC 2002 0.5 m O o o og a ía (RGB) Gobie no de España Vuelo PNOA 2006 0.5 m O o o og a ía (RGB) CNIG Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 217 IDONEIDAD DE LAS FOTOGRAFÍAS Y ORTOFOTOGRAFÍAS AÉREAS DISPONIBLES PARA EL SEGUIMIENTO Y CUANTIFICACIÓN DE LA EROSIÓN OCASIONADA POR FLUJO CONCENTRADO Los e o es posicionales en las bases de da os espaciales son bien conocidos (Ch isman 1991). Los e o es en las o o o og a ías es án elacionados, gene almen e, con la calidad y la can idad de pun os de con ol u ilizados du an e el p oceso de o o ec i icación, la escala del uelo, la opog a ía el á ea de es udio y las ca ac e ís icas écni- cas de los ma e iales. T adicionalmen e, los ca óg a os asumen que el e o come ido sob e una de e minada ca o- g a ía iene dado po 0.2 mm mul iplicados po el denominado del cocien e que es la escala. Es a hipó esis es á basada en la capacidad mínima de disc iminación del ojo humano. Siguiendo es e c i e io, la p ecisión de las o og a- ías que se a an en es e abajo a ia á de 3.6 m a 9.0 m. Sin emba go, es e e o puede se educido a 0.02 mm po el denominado de la escala cuando se emplean ins umen os óp icos de ampliación, dando luga a p ecisiones que an desde los 0.36 m a los 0.90 m. Con o me a es os alo es, las o og a ías p esen adas en el apa ado an e- io se ían ap opiadas, an sólo, pa a su aplicación en g andes cá ca as pe manen es o zonas de badlands. Sin em- ba go, en ocasiones, la localización no es el elemen o que in e esa a los in es igado es que analizan la e osión del suelo, de o ma al e na i a, la longi ud, el á ea o el olumen de los elemen os esul ado de los p ocesos e osi os son pa áme os de g an in e és. En es a línea, Gómez Gu ié ez e al. (2009) analiza on la calidad geomé ica de g an pa e de las o og a ías-o o o og a ías p esen adas en el apa ado an e io . El análisis se cen o en o o o og a ías de los años 1998, 2002 y 2006. Pa a las o og a ías de los años 1945, 1956 y 1989 se lle ó a cabo una digi aliza- ción con escáne o og amé ico y pos e io men e un p oceso de o o ec i icación. El es consis ió en la compa ación de longi udes y á eas de algunos elemen os p esen es en las o og a ías (cons ucciones, allados, caminos, e c.) y el alo de dichos pa áme os egis ados median e la medición di ec a en campo. El e o cuad á ico medio pa a la medición de longi udes ue de 0.75 m con un máximo de 1.20 m pa a las o o o og a ías de 1998, mien as que el e o cuad á ico medio pa a la medición de á eas ue de 4.67 m2, con un máximo de 15.82 m2 pa a las o o o og a- ías de 1945 (Figu a 1). 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 Escala (1/x) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 RMS A (%) = 0.44 con p = 0,28 Figu a 44. Relación en e el e o cuad á ico medio pa a la medición de á eas (RMSA) sob e las o o o og a ías p esen adas en la abla 1, des- pués de Gómez Gu ié ez e al. (2009). Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 218 La abla 2 mues a los esul ados del análisis compa ado en e el amaño medio de di e en es o mas e osi as ocasionadas po lujo concen ado y la escala, el amaño de pixel, el in e alo empo al en e o og a ías consecu i- as (compa ado con la escala empo al del p oceso, po ejemplo, a ios e en os de p ecipi ación o semanas pa a los egue os y a ias cen u ias pa a las zonas de badlands), la esolución adiomé ica y los esul ados p e ios del es u- dio lle ado a cabo po Gómez Gu ié ez e al. (2009) sob e la iabilidad de las o og a ías y o o o og a ías aé eas en España. De acue do con es e análisis, ninguna de las o og a ías ue idónea pa a la es imación de la supe icie a ec- ada po egue os u o as a iables elacionadas con la e osión causada po egue os (longi ud o olumen). Además, el lapso empo al en e o og a ías consecu i as supe a la escala empo al asociada pa a la ocu encia y desa ollo de egue os. Respec o a las cá ca as e íme as, sólo las o o o og a ías más ecien es (2002, 2006 y p e isiblemen e el PNOA 2008) pa ecen se ap opiados pa a su u ilización. Sin emba go, el in e alo en e o og a ías hace que no sean del odo ap opiadas pa a su u ilización en abajos elacionados con la e osión po cá ca as e íme as que apa- ecen y desapa ecen con ecuencia anual. Respec o a las cá ca as pe manen es, la mayo pa e de los ondos o o- g á icos exis en es pod ían se u ilizados, especialmen e aquellos que p esen an las mayo es escalas o el meno amaño de pixel en el caso de las o o o og a ías (es e es el caso de las se ies de los años 1977-1983, 2002, 2006 y p e isiblemen e 2008). Tabla 2. Idoneidad de las o og a ías-o o o og a ías aé eas disponibles pa a el seguimien o y la cuan i icación de los p ocesos e osi os po lujo concen ado. Vuelo Fecha Regue os Cá ca as e íme as Cá ca as pe manen es Badlands Vuelo Ame icano A 1945 Inap opiado Inap opiado Inap opiado Ap opiado Vuelo Ame icano B 1956- 1957 Inap opiado Inap opiado Ap opiado Bueno Vuelo IRYDA 1977- 1983 Inap opiado Inap opiado Bueno Excelen e Vuelo Nacional TRAGSA 1983- 1985 Inap opiado Inap opiado Ap opiado Bueno Vuelo Ca as al 1987- 1989 Inap opiado Inap opiado Bueno Excelen e Vuelo SIG Oleícola 1997- 1998 Inap opiado Inap opiado Ap opiado Bueno Vuelo SIGPAC 2002 Inap opiado Inap opiado Bueno Excelen e Vuelo PNOA 2006 Inap opiado Inap opiado Bueno Excelen e CONCLUSIONES Un o al de 8 se ies de o og a ías y o o o og a ías aé as ue on localizadas cub iendo el e i o io peninsula español. Sus ca ac e ís icas son muy di e sas, di i iendo en escalas, o ma os y esolución. Las en idades que dis- pensan dichos ondos son a su ez a iadas, gene almen e dependien es de la adminis ación pública española: el Cen o Ca og á ico y Fo og á ico del Ejé ci o Español (CECAF: h p://www.eje ci odelai e.mde.es/ea/pag), el Cen o Nacional de In o mación Geog á ica (CNIG: h p://www.cnig.es/) y o as agencias públicas elacionadas con la in o - mación espacial ( ales como el Ca as o o el Minis e io de Ag icul u a: h p://www.ca as o.meh.es/ y h p://www.ma m.es/ espec i amen e). Ninguna de las o o o og a ías esul ó idónea pa a el seguimien o y análisis de egue os y cá ca as e íme as. Además, la esolución empo al de la se ie esul ó meno que la escala empo al de dichos enómenos. La mayo pa e de las o og a ías y o o o og a ías esul ó, al menos, idónea pa a su uso en los es udios de cá ca as pe manen es, pe mi iendo el seguimien o y es imación de asas de e osión a media y la ga escala empo al desde 1945. Tecnologías de la In o mación Geog á ica: la In o mación Geog á ica al Se icio de los Ciudadanos. Sec e a iado de Publicaciones de la Uni e sidad de Se illa. Se illa 2010 219 AGRADECIMIENTOS La ealización de es e abajo ha sido posible g acias a la apo ación de los p oyec os CGL2008-01215/BTE i- nanciado po el Minis e io de Ciencia e Inno ación y RITECA de la Jun a de Ex emadu a REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Beni o, G., M. Gu ié ez and C. Sancho (1991). "E osion pa e ns in ill and in e ill a eas in badland zones o he middle Eb o Basin, (NE Spain)." Soil e osion s udies in Spain, pp. 41-54. Be s, H. D. and R. C. DeRose (1999). "Digi al ele a ion models as a ool o moni o ing and measu ing gully e osion." Jou nal o Applied Ea h Obse a ion and Geoin o ma ion, 1(2): 91-101. Be s, H. D., N. A. T us um and R. C. DeRose (2003). "Geomo phic changes in a complex gully sys em measu ed om sequen ial digi al ele a ion models and implica ions o managemen ." 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