Judith Ramos, responsable del proyecto

Este proyecto A2 Internacional está financiado por un partida que se creó en el Instituto de Ingeniería para apoyar la vinculación con centros e instituciones de investigación en el extranjero y fortalecer, de esta manera, los desarrollos tecnológicos y las investigaciones que se llevan a cabo en el Instituto. Así colabora nacionalmente la Universidad Nacional Autónoma de México con el Instituto de Ingeniería (doctores Jesús Gracia y Judith Ramos), el Instituto Politécnico Nacional con la ESIME-Ticomám (Dr. Alejandro Monsiváis), la Universidad Autónoma de Campeche con el Centro EPOMEX (Dr. Gregorio Posada y M. en I. Beatriz Vega), e internacionalmente la Universidad de Sherbrooke con el Departamento de Geomática Aplicada (Dr. Ramata Magagi).

La idea de colaboración surge con la asistencia al congreso IGARSS en 2008, donde se analizan las ventajas y desventajas de los trabajos que han hecho los doctores Monsiváis y Magagi en el uso de imágenes de radar, y de la Dra. Ramos con el uso de imágenes ópticas y su validación en campo. Al llamado que hace el Instituto de Ingeniería, se sabe que se cuenta con un trabajo previo de una estudiante canadiense en la zona de estudio enfocado a establecer parámetros biofísicos y determinar la biomasa presente. Con ello, una gran limitante, el costo para la adquisición de imágenes de satélite de radar, se vio solventada y, de esta manera, se preparó la propuesta, a la que se unieron el Dr. Posada y la Mtra. Vega al equipo, lo que facilitó la llegada a la zona de estudio.

La zona de estudio, la Reserva de la Biósfera de Calakmul (RBC), se creó oficialmente el 23 de mayo de 1989, aunque desde 1983 se tomó la decisión de formarla (Diario Oficial de la Federación, 2003). Esta área considera una zona núcleo, una de amortiguamiento y otra arqueológica. Principalmente, la zona de amortiguamiento fue resultado de una evaluación preliminar, la cual mostró la existencia de asentimientos humanos sobre los límites establecidos. La Reserva de la Biósfera de Calakmul forma parte de la Red Internacional del Programa El Hombre y la Biósfera (MAB) de la UNESCO, de las Áreas Piloto para Nuevos Sistemas de Manejo y Administración del Programa de Áreas Naturales Protegidas de México 1995-2000, y del Programa de Conservación de la Biodiversidad en Áreas Naturales Protegidas Selectas de México (Enciclopedia de los Municipios de México: Campeche, 2005).

La RBC es la mayor reserva mexicana de bosque tropical, con una mezcla de selvas altas, medianas y bajas, estas últimas temporalmente inundables y con vegetación acuática. Esta diversidad en vegetación es favorecida por las características climatológicas y edafológicas de la zona. Se encuentran más de 300 especies de árboles que hasta ahora han sido identificadas (Enciclopedia de los Municipios de México: Campeche, 2005) y otro tanto de fauna.

La RBC cuenta con un programa de manejo (INE, 1999) donde se hace un diagnóstico del área, su problemática y sus aprovechamientos, a fin de lograr acciones planificadas que lleven a la conservación logrando la sustentabilidad de los recursos naturales por parte de las poblaciones locales. El diagnóstico incluye los aspectos históricos, físicos, biológicos y sociales, y esto lo hace muy completo. En sus planes de manejo la RBC identificó diversas amenazas, las cuales, mediante su sistema operativo, ha venido monitoreando y, en su caso, restringiendo o eliminando. Estas son:

•  Práctica de apertura de terrenos para la agricultura y la ganadería, como la roza-tumba-quema.

•  Aprovechamiento indiscriminado de los recursos forestales en la Reserva.

•  Control a la expansión de los centros de población.

•  Creación de infraestructura de comunicaciones y servicios.

•  Aprovechamiento indiscriminado de la fauna y la flora no maderables.

•  Reducción de ecosistemas críticos o aquellos en los cuales se ha detectado una alta diversidad de vida silvestre.

•  Abatimiento de los cuerpos de agua, el manto freático y sus cauces acuíferos.

•  Mal uso del recurso agua.

•  Contaminación de los cuerpos de agua en el área de la RBC.

Sin embargo, no se cuenta con un escenario actual de la situación que guarda la RBC, debido, entre otros aspectos, a la falta de información. Por ejemplo, el nuevo Inventario Nacional Forestal y de Suelos (INFyS-CONAFOR, 2004), el cual contempla la comprensión y la localización de los terrenos forestales, la estimación de la dinámica de cambio de vegetación forestal, la presentación de los tipos de vegetación forestal y de suelos, la obtención de indicadores cuantitativos, y otros indicadores obtenidos en campo en función de la condición o degradación de los ecosistemas. No es suficiente; al no existir un inventario de la RBC no pueden manejarse apropiadamente los recursos. Esto es, un inventario propio no solo permite conocer la extensión o el tipo de bosque a fin de lograr un uso sustentable, sino que también ayuda a evaluar el ecosistema, establecer la posibilidad de actividades recreativas y conocer las características del suelo. Todo esto da idea de la capacidad productiva que se tiene, así como la erodibilidad y la pendiente para, por ejemplo, proteger sitios de recarga y, en consecuencia, la calidad del agua.

Las técnicas de percepción remota han ayudado a generar los INFyS desde simplemente ver la mancha del bosque, hasta establecer el contenido de biomasa. Las imágenes ópticas han sido utilizadas para clasificar las diferentes coberturas de vegetación presentes a partir de su firma espectral, la cual proporciona información continua y exacta de la reflectancia del objeto. Esto es posible debido a que la clorofila es detectada en la región visible, el contenido de agua es detectado por el infrarrojo cercano, y la temperatura por el infrarrojo termal. Sin embargo, diferentes especies de plantas a veces se confunden, ya que tienen respuestas similares dentro del espectro electromagnético. Por tanto, el tener una idea clara de las diferentes especies de plantas permite estimar la extensión de áreas deforestadas y el cambio de uso del suelo. El uso de imágenes multiespectrales con alta resolución ofrece ventajas tanto para cubrir el rango del espectro electromagnético, como para distinguir los diferentes tipos de vegetación y las posibles mezclas. Sumado a esto, los beneficios de usar imágenes de radar son ya no depender de las condiciones climáticas y proveer mayor información del suelo y de la vegetación.

En la percepción remota de microondas, algunos estudios para aplicaciones hidrológicas han sido enfocados a la estimación de la humedad del suelo y las características de la vegetación (biomasa, densidad, altura, contenido de agua, etc.). La mayoría de estos estudios carecen de datos medidos en campo, lo que resulta en la integración de algoritmos deficientes para cuantificar los efectos de la cubierta vegetal o la heterogeneidad de los paisajes. La integración de técnicas ópticas y de radar permite identificar los recursos naturales de la zona, en particular los relacionados con la vegetación, la agricultura y el recurso hídrico. Debido a que la zona contiene cuerpos de agua, áreas rurales, campos de cultivo y áreas forestales, una mejor comprensión de esto es optimizar los recursos.

El método presentado en este proyecto incluye la implementación de un algoritmo óptico-radar que permitirá caracterizar el uso del suelo en el estado de Campeche, así como el análisis hídrico de la zona. Los puntos clave que aborda esta investigación son:

•  Cómo una clasificación precisa del uso del suelo puede ayudar a definir el nivel de transformación para crear zonas de cultivo en el estado de Campeche.

•  Cómo el uso de un modelo físico de dispersión impacta en la estimación de los parámetros de suelo y vegetación.

•  Cómo un algoritmo genético mejora las estimaciones de los parámetros físicos al explotar las imágenes del satélite Radarsat-2.

•  Cómo estos resultados pueden ser utilizados en la estimación de los flujos de energía y el balance hídrico usando imágenes ópticas.

•  Cuáles son las mediciones requeridas para calibrar y validar los resultados obtenidos mediante técnicas de percepción remota.

Específicamente, se busca:

1) Calibrar los modelos físicos de dispersión para el área de interés de Calakmul

2) Implementar un algoritmo óptico-radar

3) Crear mapas de uso de suelo y disponibilidad de agua para proporcionar información útil para la creación de un inventario forestal estatal

4) Analizar el comportamiento hídrico de la zona