Percepción Remota aplicada a la detección de deslizamientos de

Percepción Remota aplicada a la detección de deslizamientos de tierra en el área oeste
de Puerto Rico
Ingrid N. Agosto Rubio1, Osvaldo Amarro Lebrón2
1
Estudiante Subgraduado – Departamento de Ingeniería Civil y Agrimensura
2
Estudiante Subgraduado – Departamento de Geología
Universidad de Puerto Rico, Mayagüez
Resumen
Los deslizamientos de tierra son desplazamientos de masa de tierra o rocas en pendiente en forma repentina o
lenta. Este es un fenómeno de la naturaleza que se define como “el movimiento pendiente abajo, lento o
repentino de un talud formado por materiales naturales (roca, suelo o vegetación) o bien por rellenos
artificiales”. Los deslizamientos suelen presentarse sobre todo en épocas lluviosas. Los deslizamientos son
comunes en la zona montañosa de Puerto Rico, principalmente debido a la alta frecuencia de intensas lluvias
y la elevada lluvia media anual (Larsen y Simon 1993). El problema se vuelve más crítico teniendo en cuenta
la presencia de suelos residuales y erosionados, comunes en Puerto Rico (Deere y Patton 1971; Sowers 1971)
y eventos naturales extremos como huracanes y terremotos (Scatena y Larsen 1991). Los deslizamientos no
son iguales en todos los casos por eso es indispensable para reducir el riesgo conocer las causas y la forma
de como se originan. En este trabajo utilizaremos la percepción remota para detectar deslizamientos de tierra
o zonas en donde pueden ocurrir deslizamientos en el área oeste, utilizando el programa de procesamiento de
imágenes ENVI.
Palabras clave: deslizamientos de tierra, área oeste de Puerto Rico y percepción remota
Introducción
Para el estudio de deslizamientos de tierra en el
el estudio de los deslizamientos de tierra es
área oeste de Puerto Rico se seleccionaron los
importante conocer el área de estudio, tanto su
pueblos de Mayagüez y Cabo Rojo. Para realizar
geología como su topografía. Ambos pueblos se
encuentran ubicados en la región oeste de Puerto
presenta en Puerto Rico entre los meses de mayo a
Rico, sin embargo el pueblo de Cabo Rojo está
noviembre en dicha época es donde se presenta en
ubicado en la región sur- oeste de Puerto Rico.
Puerto
Ambos pueblos son pueblos costaneros por tal
provocando mayor incidencia de deslizamientos
razón presentan planicies alrededor de sus costas
de tierra para esa época.
Rico
fuertes
cantidades
de
lluvias
formadas por sedimentos aluviales y sedimentos
Para realizar el estudio de deslizamientos de tierra
costeros.
Las planicies costeras son en su
en nuestro trabajo tomamos en consideración
mayoría, ambientes desposicionales compuestos
todos estos factores además del estudio realizado
por arena, grava y arcilla que forman depósitos
con el programa procesamiento imágenes ENVI.
costeros cuaternarios, pantanos, dunas, planicies
En donde se utilizaron fotos aéreas (NOAA 1999)
aluviales y sedimentos loésicos (Briggs and Akers
y imágenes de los sensores MSS y ETM.
1965).
Dentro de la geología del área
encontramos que está compuesta por rocas
volcánicas, depósitos superficiales y serpentinita.
Metodología
Para realizar el estudio de las fotos con el
programa de procesamiento imágenes ENVI
realizamos
diferentes
imágenes
tanto
supervisadas.
clasificaciones
supervisadas
Para
las
a
las
como
no
clasificaciones
supervisadas realizamos la selección de las
regiones de interés, en el pueblo de Cabo Rojo
Figura 1. Geología de Puerto Rico1
seleccionamos diez regiones de interés entre las
1
(Briggs, R.P. y Akers, J.P. (1965). “Hydreologic map of
Puerto Rico and adjacent islands.” U.S. Geological Survey
Hydrologic Investigations Atlas HA-197).
cuales estaban: terreno plano (rojo), forestal
Otro de los factores que debemos tomar en
(verde), agua clara (azul), agua oscura (amarillo),
consideración es el clima del área en el área de
zona costera (cyan), land slide (magenta),
estudio.
En los pueblos de Cabo Rojo y
humedal (marron), mangle (sea green), carreteras
Mayagüez tenemos un clima regularmente árido,
(violeta), zona urbana (coral). La región de land
con poca incidencia de lluvias.
slide
Claro con
excepción de la época de huracanes la cual se
seleccionamos
lugares
en
donde
se
observaba que habían ocurrido deslizamientos de
mostraba características de que había sucedido un
tierra.
deslizamiento de tierra.
Figura 3. Mayagüez – Regiones de Interés
Las regiones de interés se utilizaron para realizar
la
clasificación
Likelihood”
esta
supervisada
clasificación
“Maximum
basa
su
clasificación comparando los valores digitales de
la imagen y agrupándolos.
clasificación
supervisada
Para comparar la
se
realizaron
clasificaciones no supervisadas las cuales fueron
Figura 2. Cabo Rojo – Regiones de interés
Isodata y K-means.
Luego de tener las
Las regiones de interés utilizadas para el pueblo
clasificaciones terminadas procedimos a realizar
de Mayagüez fueron: laguna (rojo), sedimentos
el índice de vegetación (NVDI) de las imágenes,
(verde), océano (azul), arena (amarillo), land slide
para este no pudimos utilizar las fotos aéreas ya
(magenta), forestal (cyan), zona urbana (marrón),
que para realizar e NVDI se necesita tener las
carreteras (sea green) y terreno plano-land
banda infrarroja y banda roja. Para el pueblo de
(violeta).
Nuevamente la región seleccionada
Cabo Rojo utilizamos la imagen tomada por el
como “land slide” la seleccionamos tomando en
sensor MSS y para el pueblo de Mayagüez
consideración lugares en donde el terreno
utilizamos la del sensor ETM.
A todas las
imágenes tanto las fotos aéreas como a las
imágenes de los sensores MSS y ETM se le
Al comparar esta imagen (Figura 4) ya clasificada
realizo un “spatial subset” para poder hacer el
con la foto aérea original podemos observar que
estudio de un área en especifico.
según nuestro conocimiento del área la imagen
está clasificada correctamente. Claro que pueden
Resultados y Discusión
existir errores y esto se debe a pixeles mezclados
Al realizar las diferentes clasificaciones en las
a la hora de seleccionar las regiones de interés.
imágenes podemos concluir que en ambos
Cuando comparamos la imagen de la Figura 4 con
municipios del area oeste de Puerto Rico existe
las
una gran extensión de terreno plano lo cual
supervisadas realizadas con el programa de
disminuye el índice de deslizamientos de terrenos,
procesamiento de imágenes ENVI podemos notar
tanto las clasificaciones supervisadas como las no
que las clasificaciones son similares.
supervisadas
demostraban
las
imágenes
de
las
clasificaciones
mimas
clasificaciones.
Figura 4. Cabo Rojo – Clasificación Maximum Lihelihood2
Figura 5. Cabo Rojo – Clasificación Isodata 3
2
3
El norte en esta imagen es hacia la parte inferior de la
imagen.
El norte en esta imagen es hacia la inferior de la imagen.
no
Figura 7. Mayagüez – Clasificación Maximum Likelihood
Figura 6. Cabo Rojo – Clasificación K- Means 4
4
El norte en esta imagen es hacia la inferior de la imagen.
Al realizar la clasificación para las imágenes de
Mayagüez nos demostró nuevamente la gran
extensión de terreno plano que existe en esta área
Figura 8. Mayagüez – Clasificación Isodata
y esto puede ser una de las razones por las cuales
no ocurren tantos deslizamientos en esta área,
además también otro de los factores que afectan es
la geología del área.
Figura 9. Mayagüez – Clasificación K-means
Para realizar nuestro estudio también se llevo a
cabo el índice de vegetación del área de estudio y
determinamos que mientras mayor índice de
vegetación menos probabilidad de deslizamientos
de tierra existían, claro que en la zonas montañosa
o sea en la cordillera central de Puerto Rico es un
área con un gran índice de vegetación, pero es
donde ocurren mayor índice de deslizamientos de
tierra y esto se debe a los cambios en pendientes
en el terreno que existen en esta área. Estos son
detalles que tomamos en consideración a la hora
de determinar nuestras conclusiones.
Figura 11. Mayagüez – NVDI 5
5
Imagen del sensor ETM
Conclusión
Uno de los problemas que encontramos al realizar
nuestro trabajo fue que dado a que Puerto Rico se
encuentra en una región tropical, la vegetación
Figura 10. Cabo Rojo – NVDI 5
5
Imagen del sensor MSS
nos limita la identificación de los deslizamientos
de tierra. Dentro de los factores que también
afectan la identificación de deslizamientos de
tierra encontramos la falta de resolución espacial
en las imágenes de Puerto Rico. Para poder
identificar correctamente los deslizamientos de
tierra es necesario tener imágenes de alta
resolución espacial.
Al realizar el estudio de las imágenes y tomando
Referencias
en consideración la geología y el clima del área de
Briggs, R.P. y Akers, J.P. (1965). “Hydreologic
estudio podemos concluir que el área de menor
map of Puerto Rico and adjacent islands.” U.S.
probabilidad en deslizamientos de tierra es la
Geological Survey Hydrologic Investigations
región oeste de Puerto Rico. Esto ocurre debido a
Atlas HA-197
la baja precipitación en la zona a través del año.
Además de que el área oeste de Puerto Rico es
M. A. Pando, M. E. Ruiz y M. C. Larsen.
considerada una zona árida. Debido a su clima y
Deslizamientos en Puerto Rico producidos por
a su alto nivel de vegetación podemos concluir
lluvia.
que el área oeste de Puerto Rico es un área con
Accidentes e Infraestructura Civil.
menos índice de deslizamiento de tierra.
Entre las recomendaciones que podemos hacer es
que para realizar estudios de deslizamientos de
tierra utilizando percepción remota es importante
tomar en consideración la zona de área de estudio,
ya que si es una zona tropical la vegetación
impedirá la identificación de los deslizamientos y
la utilización de imágenes de alta resolución. Otra
forma es seleccionar fechas en especifico para
realizar nuestro estudio ya que si utilizamos
fechas en donde hayan ocurridos eventos naturales
recientemente
podemos
obtener
una
mejor
identificación de deslizamientos de tierra.
Agradecimientos
Queremos agradecerle a Fernando Gilbes Phd y
Linda Vélez PE, PLS, MS por la administrarnos la
imágenes utilizadas en nuestro trabajo.
Rev.
Int.
de
Desastres
Naturales,