Percepción Remota aplicada a la detección de deslizamientos de tierra en el área oeste

de Puerto Rico

Ingrid N. Agosto Rubio1, Osvaldo Amarro Lebrón2

1Estudiante Subgraduado – Departamento de Ingeniería Civil y Agrimensura

2Estudiante 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

área oeste de Puerto Rico se seleccionaron los

pueblos de Mayagüez y Cabo Rojo. Para realizar

el estudio de los deslizamientos de tierra es

importante conocer el área de estudio, tanto su

geología como su topografía. Ambos pueblos se

encuentran ubicados en la región oeste de Puerto

Rico, sin embargo el pueblo de Cabo Rojo está

ubicado en la región sur- oeste de Puerto Rico.

Ambos pueblos son pueblos costaneros por tal

razón presentan planicies alrededor de sus costas

formadas por sedimentos aluviales y sedimentos

costeros. Las planicies costeras son en su

mayoría, ambientes desposicionales compuestos

por arena, grava y arcilla que forman depósitos

costeros cuaternarios, pantanos, dunas, planicies

aluviales y sedimentos loésicos (Briggs and Akers

1965). Dentro de la geología del área

encontramos que está compuesta por rocas

volcánicas, depósitos superficiales y serpentinita.

Figura 1. Geología de Puerto Rico1

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).

Otro de los factores que debemos tomar en

consideración es el clima del área en el área de

estudio. En los pueblos de Cabo Rojo y

Mayagüez tenemos un clima regularmente árido,

con poca incidencia de lluvias. Claro con

excepción de la época de huracanes la cual se

presenta en Puerto Rico entre los meses de mayo a

noviembre en dicha época es donde se presenta en

Puerto Rico fuertes cantidades de lluvias

provocando mayor incidencia de deslizamientos

de tierra para esa época.

Para realizar el estudio de deslizamientos de tierra

en nuestro trabajo tomamos en consideración

todos estos factores además del estudio realizado

con el programa procesamiento imágenes ENVI.

En donde se utilizaron fotos aéreas (NOAA 1999)

y imágenes de los sensores MSS y ETM.

Metodología

Para realizar el estudio de las fotos con el

programa de procesamiento imágenes ENVI

realizamos diferentes clasificaciones a las

imágenes tanto supervisadas como no

supervisadas. Para las clasificaciones

supervisadas realizamos la selección de las

regiones de interés, en el pueblo de Cabo Rojo

seleccionamos diez regiones de interés entre las

cuales estaban: terreno plano (rojo), forestal

(verde), agua clara (azul), agua oscura (amarillo),

zona costera (cyan), land slide (magenta),

humedal (marron), mangle (sea green), carreteras

(violeta), zona urbana (coral). La región de land

slide seleccionamos lugares en donde se

observaba que habían ocurrido deslizamientos de

tierra.

Figura 2. Cabo Rojo – Regiones de interés

Las regiones de interés utilizadas para el pueblo

de Mayagüez fueron: laguna (rojo), sedimentos

(verde), océano (azul), arena (amarillo), land slide

(magenta), forestal (cyan), zona urbana (marrón),

carreteras (sea green) y terreno plano-land

(violeta). Nuevamente la región seleccionada

como “land slide” la seleccionamos tomando en

consideración lugares en donde el terreno

mostraba características de que había sucedido un

deslizamiento de tierra.

Figura 3. Mayagüez – Regiones de Interés

Las regiones de interés se utilizaron para realizar

la clasificación supervisada “Maximum

Likelihood” esta clasificación basa su

clasificación comparando los valores digitales de

la imagen y agrupándolos. Para comparar la

clasificación supervisada se realizaron

clasificaciones no supervisadas las cuales fueron

Isodata y K-means. Luego de tener las

clasificaciones terminadas procedimos a realizar

el índice de vegetación (NVDI) de las imágenes,

para este no pudimos utilizar las fotos aéreas ya

que para realizar e NVDI se necesita tener las

banda infrarroja y banda roja. Para el pueblo de

Cabo Rojo utilizamos la imagen tomada por el

sensor MSS y para el pueblo de Mayagüez

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

realizo un “spatial subset” para poder hacer el

estudio de un área en especifico.

Resultados y Discusión

Al realizar las diferentes clasificaciones en las

imágenes podemos concluir que en ambos

municipios del area oeste de Puerto Rico existe

una gran extensión de terreno plano lo cual

disminuye el índice de deslizamientos de terrenos,

tanto las clasificaciones supervisadas como las no

supervisadas demostraban las mimas

clasificaciones.

Figura 4. Cabo Rojo – Clasificación Maximum Lihelihood2

2 El norte en esta imagen es hacia la parte inferior de la imagen.

Al comparar esta imagen (Figura 4) ya clasificada

con la foto aérea original podemos observar que

según nuestro conocimiento del área la imagen

está clasificada correctamente. Claro que pueden

existir errores y esto se debe a pixeles mezclados

a la hora de seleccionar las regiones de interés.

Cuando comparamos la imagen de la Figura 4 con

las imágenes de las clasificaciones no

supervisadas realizadas con el programa de

procesamiento de imágenes ENVI podemos notar

que las clasificaciones son similares.

Figura 5. Cabo Rojo – Clasificación Isodata 3

3El norte en esta imagen es hacia la inferior de la imagen.

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

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 7. Mayagüez – Clasificación Maximum Likelihood

Figura 8. Mayagüez – Clasificación Isodata

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 10. Cabo Rojo – NVDI 5

5 Imagen del sensor MSS

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

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

en consideración la geología y el clima del área de

estudio podemos concluir que el área de menor

probabilidad en deslizamientos de tierra es la

región oeste de Puerto Rico. Esto ocurre debido a

la baja precipitación en la zona a través del año.

Además de que el área oeste de Puerto Rico es

considerada una zona árida. Debido a su clima y

a su alto nivel de vegetación podemos concluir

que el área oeste de Puerto Rico es un área con

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.

Referencias

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

M. A. Pando, M. E. Ruiz

y M. C. Larsen.

Deslizamientos en Puerto Rico producidos por

lluvia. Rev. Int. de Desastres Naturales,

Accidentes e Infraestructura Civil.