ANÁLISIS MULTITEMPORAL DEL RETROCESO GLACIAR EN . ANÁLISIS... · las sequías, las tormentas...

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ANLISIS MULTITEMPORAL DEL RETROCESO GLACIAR EN LA SIERRA

NEVADA DE SANTA MARTA COLOMBIA- PARA LOS PERODOS 1986, 1996,

2007 Y 2014.

Blanca Lucila Pez Gonzlez

Carlos Andrs Garca

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

FACULTAD DE INGENIERA

INGENIERA CATASTRAL Y GEODESIA

BOGOT D.C., COLOMBIA

AGOSTO 2016.

ANLISIS MULTITEMPORAL DEL RETROCESO GLACIAR EN LA SIERRA

NEVADA DE SANTA MARTA COLOMBIA- PARA LOS PERODOS 1986, 1996,

2007 Y 2014.

Blanca Lucila Pez Gonzlez

Carlos Andrs Garca

Trabajo de grado presentado como requisito para optar al ttulo de:

Ingeniero Catastral y Geodesta

Director:

RUBN JAVIER MEDINA DAZA P.h.D.

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

FACULTAD DE INGENIERA

INGENIERA CATASTRAL Y GEODESIA

BOGOT D.C., COLOMBIA

AGOSTO 2016.

Nota de aceptacin:

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Firma del Director

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Firma del Jurado

La satisfaccin de realizar algo que

cuesta trabajo, aunque no sea muy

grande ser lo nico que no me

podrn arrebatar jams B, Pez.

Llegar a la meta es solo el principio

de una serie de retos que la vida nos

coloca, y superarlos forman los

escalones que nos hace mejores

seres humanos C. Garca.

i

Agradecimientos

Agradezco a mi madre y padre por haberme dada la oportunidad de disfrutar este hermoso

lugar del universo, mis hermanos los mejores amigos que la vida me dio, mi pareja que me

apoya, mis amigos que me aceptan como soy, al grupo de Visin Catastral, que fue mi

refugio en este proceso, a los profesores que a lo largo del camino me dieron lo mejor, mi

formacin. Solo me queda dar infinitas gracias y que la vida los recompense. B. Pez.

Agradezco a mi madre por haberme apoyado desde el inicio de mi vida para conseguir y

perseguir mis sueos, a todas aquellas personas que no dejaron de creer en m y tuvieron

siempre en alta estima mi desarrollo como persona y profesional a Dios por dejarme llegar

hasta donde he llegado y colocar las oportunidades en mi camino. C. Garca.

ii

Resumen

La presente investigacin se llev a cabo, en la Sierra Nevada de Santa Marta, en la

Regin Caribe, ubicada al noroccidente de Colombia, para cuatro periodos de tiempo

(1986, 1996, 2007, 2014).

Para lograr los objetivos, se compar algunas de las diferentes tcnicas de procesamiento

digital de imgenes como: Componentes principales, clasificacin supervisada y no

supervisada. De esta manera mediante el uso de imgenes multiespectrales de los

sensores TM y OLI a bordo de los satlites LANDSAT 5 y LANDSAT 8, se determin la

prdida en rea y porcentaje del glaciar de La Sierra Nevada de Santa Marta.

As mismo, estos mtodos de procesamiento digital de imgenes fueron comparados y

validados con el coeficiente kappa, con el fin de identificar y mostrar la mejor metodologa.

Con este resultado se relacion un modelo matemtico mediante, series de tiempo y

regresiones lineales que permiti evaluar el comportamiento futuro del glaciar. Palabras

Claves: Glaciar, enmascaramiento, pxel, deshielo.

Abstract

This research was carried out in the Sierra Nevada de Santa Marta, on the Caribbean

region, located northwest of Colombia, for four time periods (1986, 1996, 2007, 2014).

To achieve the objectives, few of the different techniques of digital processing of images

are compared: Main components, supervised and unsupervised classification. This way

using multispectral images of the TM and OLI sensors on board the Landsat 5 and Landsat

8 satellite, the loss of glacier area and percentage of the Sierra Nevada de Santa Marta

was determined.

Likewise, these methods of digital processing of images were compared and validated with

the kappa coefficient, in order to identify and show the best methodology. With this result

relates a mathematical model using the least squares method that allowed us to evaluate

the future behavior of the glacier. Keywords: Glacier, masking, pxel, snowbreak.

iii

GLOSARIO

Ablacin: Fusin parcial de un glaciar a causa del calor. Casquetes Polares: Grandes masas de hielo ubicadas en los polos de la tierra. Cubierta nival: Superficie altitudinal caracterizado por la presencia de nieve permanente. Desglaciacin: Reduccin de la masa de hielo. Glacial: Corresponde a temperaturas bajo 0 grados Celsius, presentes en zonas cubiertas de hielo o nieves perpetuas. Glaciar: Gruesa capa de hielo que se origina en la superficie terrestre por acumulacin, compactacin y re-cristalizacin de la nieve a travs del tiempo. Masa de hielo: Corresponden a grandes masas de agua congelada situadas sobre la superficie terrestre generalmente ubicadas en zonas de latitudes alta o zonas de montaa con suficiente altura para formar nevados; tambin corresponde a aquellas aguas congeladas que se encuentran flotando en los ocanos. Neviza: Nieve compactada por su propio peso antes de convertirse en hielos. Nieves Perpetuas: Son aquellos cristales de hielo que se acumulan en las partes superiores de la montaa, donde los rayos del sol no llegan con la misma intensidad impidiendo su fcil deshielo. Permafrost: Suelo que se encuentra bajo el punto de congelacin del agua o 0 grados Celsius. Radiancia: Total de energa radiada en una determinada direccin por unidad de rea y por un ngulo solido de medida. Describe precisamente lo que mide un sensor remoto.

Refectividad: Relacin entre el flujo incidente y el reflejado por una superficie.

Sublimacin: Proceso que consiste en el cambio de estado de solido a estado gaseoso sin pasar por el estado lquido.

iv

INTRODUCCIN

El impacto de cambio climtico es una de las grandes preocupaciones que aquejan a la

humanidad, de acuerdo con el informe del 2013 de Panel Intergubernamental sobre

Cambio Climtico, en la actualidad se report que el ao ms caluroso fue el 2010,

seguido por el 2005 y en tercer lugar el 2009. Los efectos del cambio climtico y la

inestabilidad del clima en los ecosistemas son evidentes a nivel mundial y sus futuros

impactos son inevitables, a corto y mediano plazo. "El cambio climtico tiene el potencial

de reconfigurar el escenario de la produccin alimentaria del planeta", dijo Graziano da

Silva (Field, 2014).

El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climtico (IPCC), refleja estas

preocupaciones y adicionan que estos cambios climticos estn siendo impulsados por el

calentamiento global, y en parte son en parte causados por las actividades humanas que

emiten gases de efecto invernadero conocidos como (GEI) que atrapan el calor. El

calentamiento del planeta se asocia con un aumento de la variabilidad del clima y por lo

tanto, determina una mayor frecuencia de fenmenos externos como son las olas de calor,

las sequas, las tormentas intensas y el aumento de los niveles del mar (Alves, 2013).

Debido al cambio climtico y a la incidencia de este fenmeno, es necesario llevar un

seguimiento en todos los glaciares del planeta con el fin de ver el impacto que tiene este

fenmeno sobre estas masas de hielo. A travs de tcnicas de procesamiento digital de

imgenes, se determin el comportamiento del glaciar de la Sierra Nevada de Santa Marta

en un periodo de tiempo determinado a partir de 1986 hasta 2014.

Por medio de herramientas de software como ENVI, ERDAS y ArcGis, e insumos como

las imgenes satelitales del sensor TM del LANDSAT 5 y OLI del LANDSAT 8. Se

obtuvieron clasificaciones espectrales de la zona de estudio mediante tres metodologas;

como son componentes principales, clasificacin supervisada y no supervisada, las cuales

se convirtieron en datos vectoriales con los que se calcul el rea del glaciar y se obtuvo

el porcentaje de perdida.

De acuerdo con los objetivos especficos establecidos, se analiz el retroceso del glaciar

mediante series de tiempo en los periodos de 1986, 1996, 2007 y 2014, con los cuales se

determin un modelo matemtico por medio de regresiones lineales que permiti inferir el

comportamiento del rea del glaciar para una temporalidad futura y as evitar subestimar

la importancia del mismo.

v

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIN iv

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 11

2. OBJETIVOS 12

2.1 OBJETIVO GENERAL 12

2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS 12

3. JUSTIFICACIN 13

4. MARCO TERICO 15

4.1 Glaciares 15

4.2 Aspectos de las coberturas de nieve. 16

4.3 Tcnicas de procesamiento digital de imgenes. 17

4.3.1 ndices espectrales 17

4.3.2 ndice de nieve 17

4.3.3 Componentes principales 18

4.3.4 Clasificacin supervisada 19

4.3.5 Clasificacin no supervisada 20

4.4. Series de Tiempo y Regresiones lineales 20

4.4.1 Com