1Scientific registration n : 2200Symposium n : 35Presentation : Poster

Anlisis de la cobertura vegetal y el uso de la tierra conel uso de sensores remotos en la Mojana, Colombia

Analyse du couvert vgtal et de l'utilisation des terrespar Tldtection dans la Mojana, Colombie

Vegetal cover and land use analysis by using remotesensing in the Mojana, Colombia

SALVATIERRA Cristina (1), ROVEDA Gabriel (2), AGUILERA Elizabeth (2)

(1) IGAC, Instituto Geografico Agustin Codazzi, AA. 20182 Bogota, Colombia.(2) Programa Nacional Ecofisiologa Vegetal y Agroecosistemas, CORPOICA. AA240142 Las Palmas. Bogot, Colombia, South America.

1. INTRODUCCIN

En el mbito mundial, las tcnicas de teledeteccin han sido utilizadas en la identificacinde cambios en la cobertura y el uso de la tierra ; esta valiosa tecnologa sirve para elmonitoreo de fenmenos naturales u otras modificaciones que experimenta una regin,como consecuencia de la intervencin del hombre (Muchoney & Haack, 1994 ;Chuvieco, 1996 ; Lambin, 1996).Los estudios relacionados con el anlisis multitemporal de la cobertura vegetal,contribuyen a la definicin de las categoras debido proporcionan un elemento adicionalde anlisis como son los cambios del estado fenolgico en las especies vegetales (Conese& Maselli, 1991); por este motivo es que este tipo particular de investigaciones se handesarrollado con mayor xito en estudios detallados del uso de la tierra (Carlson &Rubingh, 1979 ; Byrne et al., 1980 ; Stow et al., 1980 ; Jensen, 1982).A nivel nacional son escasas las investigaciones que utilizan imagenes de satlite paraestudios de dinmica de la cobertura vegetal y uso de la tierra, algunos se refieren aestudios de monitoreo de la cobertura y uso de la tierra en zonas de colonizacin(Departamento del Guaviare) y en zonas con uso agrcola como en los Departamentosdel Valle del Cauca y Cundinamarca (IGAC, 1991 y 1997).Los principales usos de la tierra reportados en la zona de la Mojana se relacionan conexplotaciones ganaderas extensivas dedicadas a la cra , levante y ceba de hatos vacunos(Rosero y Gutirrez, 1996). La ganadera trashumante ocurre entre las tierras altas y lastierras bajas y en los humedales o basines de la zona norte de la Mojana, cuando enpoca seca son aprovechados los rebrotes de pasturas al descender las aguas(CORPOICA, 1997).Las principales especies agrcolas de la regin, por su importancia econmica,productividad y rea sembrada son : arroz mecanizado, arroz secano manual, sorgo, maz

2tecnificado y tradicional, yuca, pltano, caa panelera, patilla, coco y ahuyama(CORPOICA, 1997). Otras especies de relativa importancia son : ame, ajonjol, frjol,cacao, verduras y ms recientemente se ha iniciado el cultivo de algunos frutales comomango, con variedades nativas e introducidas (Rosero y Gutirrez, 1996).

2. METODOLOGA

El anlisis de la dinmica de la cobertura y uso de la tierras se realiz con base en dosimagenes de satlite tipo Landsat TM de enero de 1987 y 1996 (path 9 row 54, 7bandas, en formato BSQ, cuadrante II). El procesamiento digital se realiz con elsoftware Erdas imagine versin 8.2 operando bajo plataforma Silicon Graphics consistema operativo IRIX versin 5.3. Los procesos de edicin y diseo de las coberturastopolgicas necesarias para su uso en Arcview (versin 3.0) se realiz en AUTOCAD yARCAD. El sistema de Informacin geogrfico utilizado fue ARC/INFOC Versin 7.0.Como fuente de informacin secundaria, se utiliz cartografa bsica (IGAC y DMA) y lainformacin de campo (CORPOICA - IGAC, 1996).

El modelo metodolgico utilizado integra las tcnicas del procesamiento digital deimgenes de satlite con el anlisis espacial de la informacin temtica georreferenciada,a travs de un Sistema de Informacin Geogrfico. Los procesos desarrollados fueronlos siguientes :

i) Preprocesamiento digital de imgenesInicialmente, se hizo una ventana de trabajo a partir del cuadrante II de las imagenesLANDSAT TM de 1987 y 1996, donde se aplicaron algoritmos que permitieron hacercorrecciones (de tipo Radiomtricas y geomtricas), mejoramientos, Anlisis deComponentes Principales (ACP), como se describen a continuacin.

La correccin geomtricas utilizada corresponde al sistema de proyeccin TransverseMercator, dando lugar a una imagen georreferenciada, con un Error Medio Cuadrticode 0.8, el cual se considera aceptable para la zona.

Para la correccin radiomtrica del fenmeno Mojana (bruma) se evalu un algoritmo decorreccin atmosfrica, denominado HAZE, el cual no ofreci el resultado esperadodebido a que enmascaraba las clases espectrales ubicadas debajo de la zona de influenciade las nubes, razn por la cual, se utiliz la imagen en su formato original. La variacinen intensidad de los pixeles debida al terreno fue insignificante y no se detectaron errorespor mal funcionamiento de los sensores del satlite.El mejoramiento espacial consisti en la aplicacin del algoritmo Convolution Filtering(3x3 edge enhancement). Para una mejor visualizacin de las categoras temticas adiscriminar en la clasificacin, el algoritmo utilizado fue el Histograma de Equalization(Erdas Imagine, 1993).El mejoramiento espectral de las imgenes procesadas se hizo de acuerdo al mtodo deAnlisis de Componentes Principales (ACP). Este mtodo permite comprimir y sintetizarlas bandas originales creando nuevas bandas de salida, de las 7 bandas originales seoriginaron 3 componentes principales, los cuales fueron utilizados posteriormente para laclasificacin digital de cada una de las imgenes.

3ii) Procesamiento digital de imgenesSe evalu la clasificacin supervisada de las imgenes a partir del ACP, los resultadosobtenidos no fueron satisfactorios debido a que algunas clases espectrales quedaronenmascaradas causando confusin en la identificacin de las categoras temticasespecficas. Por esta razn, la clasificacin definitiva se hizo sobre las bandas originales.El procesamiento digital de imagenes consisti en la ejecucin de una clasificacin mixta,donde se consideraron tres etapas, a saber :

a) Definicin digital de las categoras (fase de entrenamiento)

En las imagenes Landsat se inicio con una clasificacin no supervisada sobre las bandasoriginales, de all se seleccionaron 7 de las 12 clase espectrales originadas por laclasificacin. A partir de esta clasificacin se generaron 6 nuevas clases para un total de13 categoras de cobertura y uso de la tierra, a una escala aproximada de 1:100.000. Sinembargo, no todas las categoras se presentaron en cada una de las imgenes.

b) Agrupacin de los pixeles de la imgen por categoras (fase de asignacin)

A partir de la fase de entrenamiento se realiz una asignacin de las categoras al restode la imagen. El criterio empleado para definir los limites entre clases fue el de Mximaverosimilitud, en donde el pixel se asigna a aquella clase con la que posee mayorprobabilidad de pertenencia.Las imgenes de salida mostraron una buena aproximacin temtica, situacin que sirvipara diferenciar los diferentes estratos vegetales y la sedimentacin en los cuerpos deagua. Estos resultados se verificaron con los ndices de separabilidad de la imagenesLandsat, con 1358 en1987 y 1357 en 1996, los cuales estaban dentro del rangopermisible.

c) Elaboracin del mapa preliminarCon el propsito de minimizar el nmero de polgonos se eliminaron las unidadesmenores de 25 hectreas. Las imagenes clasificadas y recodificadas fueron convertidas deformato raster a formato vector a travs de un proceso automatizado, para originar lasrespectivas coberturas que fueron procesadas en AUTOCAD - ARCAD para lograrajustes en relacin con la delimitacin del rea de trabajo y su posterior edicin.

iii) Elaboracin del mapa final

a) Verificacin de campoLa verificacin se realiz de forma estratificada, con nfasis en aquellas unidadescartogrficas, donde la respuesta espectral de las clases no permiti su completaidentificacin y con menor detalle en aquellas unidades que no presentaban confusinespectral.

b) Captura de informacin de campo y ajuste de la clasificacinLa informacin colectada se hizo a partir de una identificacin visual a lo largo de lostransectos y sobre parcelas de muestreo, donde se estimaron los siguientes parmetros:estructura, altura, cobertura, especies dominantes y composicin florstica relacionados

4con datos de abundancia. Con base en esta informacin se realizaron los ajustes del mapade 1996. El mapas de 1987 no tuvo comprobacin de campo.

Para el ajuste de la clasificacin se asignando nuevas reas de entrenamiento a lascategoras con confusin espectral utilizando la tcnica de la clasificacin supervisadamediante el criterio de mxima verosimilitud. Posteriormente, se procedi a la aplicacinde filtros de generalizacin y a la realizacin de una nueva vectorizacin.

c) Edicin mapa finalLa edicin final de la cartografa temtica se realiz de acuerdo a las normasinternacionales de color y achurado para las distintas clases de cobertura y uso de latierra. El nivel de levantamiento de la cartografa temtica final fue de reconocimiento(escala 1:100.000), de acuerdo con lo propuesto Vargas (1991).

iv) Anlisis de la informacinLas coberturas vectoriales resultantes de los mapas temticos fueron introducidas a unSIG para su correspondiente anlisis espacial y temporal, a partir de relaciones de unine interseccin de las coberturas. Los resultados de este proceso fueron analizadosestadsticamente a partir de los cambios detectados en la cobertura y uso de la tierra.

3. RESULTADOS Y DISCUSION

Los mapas resultado del procesamiento digital de las imgenes de satlite representan lacobertura y uso de la tierra para la regin de la Mojana en la poca seca, durante el mesde enero de 1987 y 1996. Para su elaboracin se utiliz leyenda del sistema declasificacin propuesto por el IGAC - CIAF (1995).

a) Cobertura Vegetal y Uso de la Tierra

Los principales tipos de cobertura encontrados en enero de 1987 fueron : VegetacinArbustiva medianamente densa (27.5%) y abierta (26.8%), Tierras agropecuarias connfasis Pecuario (19.8%), Cuerpos de Agua (13.3%) y Humedal Reciente (6.5%), quecorresponden al 74.1% de la superficie total del rea de estudio. Otras coberturas queocupan una menor proporcin fueron :Vegetacin Herbcea, Vegetacin de HumedalAntiguo y Bosque Natural. A diferencia de 19987 en 1996, los principales tipos decobertura encontrados fueron : Cuerpos de Agua (25.9%), Praderas Arbustivas (24.1%),Tierras Agropecuarias (15.3%), y Arbustivo medianamente denso (14.1%), quecorresponden al 79.4% de la superficie total del rea de estudio. Otras coberturas queocupan una menor proporcin fueron : Humedal Reciente, Arbustivo abierto, HumedalAntiguo (Tabla 1).

b) Dinmica de la Cobertura Vegetal y Uso de la Tierra, entre 1987 y 1996

Al comparar las imgenes Landsat, se establecieron las tendencias de cambio en laCobertura y el Uso de la Tierra, de la siguiente forma :La superficie ocupada por los Cuerpos de Agua prcticamente se duplic entre los dosperodos, pasando de 33028 ha en 1987 a 62014 ha en 1996. Los Cuerpos de Agua estnrepresentados por las Cinagas permanentes, que en 1987 ocupaban el 13.3% de la zona

5y en 1996 (25.9%). Las Cinagas se originan por desbordamiento de ros y anegamientopor aguas de escorrenta.La Vegetacin de Humedal present una reduccin en rea del 8% al 5% de la zonaentre 1987 y 1996, tanto en Humedales Antiguos (1.5% en 1987 a 1.2% en 1996), comoen Humedales Recientes (6.5% en 1987 a 3.8% en 1996). Esta reduccin se explica enparte por el incremento de las tierras ocupadas por Cinagas, debido a su localizacin entierras aledaas a los Cuerpos de Agua, principalmente al norte de la Mojana.Dentro de la Vegetacin Herbcea se distinguieron dos tipos : Praderas Herbceas y lasPraderas Arbustivas. En el caso de las primeras, se observ una reduccin del 3.1% entreambas fechas, mientras que en las segundas se detecto un incremento del 23.7% en 1996con relacin a 1987. Estas variaciones podran explicarse por un cambio en el uso de latierra, con el abandono en las tierras dedicadas a la ganadera.

La Vegetacin Arbustiva present una severa reduccin entre ambas fechas del 54.3% a16.5% de la zona. En la actualidad, este tipo de vegetacin esta formada por arbustosmedianamente densos (33678 ha) y poco densos o Abierta (5772 ha), las cuales, seencuentran localizada en las tierras ms altas de la zona central de la Mojana, contigua ala regin de bosque natural, lo que hace suponer que es un estado de sucesin del bosquenatural, ocasionada por una mayor intervencin antrpica.

La Vegetacin Arbrea ocupada en 1996 refleja un proceso de tala y quema de bosque,con una disminucin de 1574 ha con relacin a 1987. Los bosques naturales se localizanprincipalmente circundando zonas de cinagas y vegetacin de humedal. Es probable quelos valores de absorcin y reflectividad observados en esta categora representen unaasociacin estrecha entre vegetacin arbrea y arbustiva.Las Tierras Agropecuarias representaban cerca del 20% de la superficie en 1987 y el15% en 1996. La reduccin se explica por el aumento en los Cuerpos de Agua de laregin, debido a las inundacin registradas en el ao de 1996. Estas tierras se localizanen las parte altas de la zona sur y a lo largo de los diques de los ros San Jorge, Cauca yprincipales caos de la regin (Mojana y Panceguita). Es importante destacar que laimgen corresponde a una poca de verano, donde los niveles de inundacin de la reginse encuentran en su mnima expresin, por lo tanto lo niveles de reflectancia de lavegetacin son ms evidentes. Durante ste perodo la mayora de las tierrasagropecuarias dedicadas a la agricultura se encuentran en descanso (barbecho) con lapresencia de reas con suelo desnudo. Por lo tanto, durante esta poca del ao lautilizacin del suelos se hace con un nfasis pecuario y algunas actividades detrashumancia. Algunos cambios observados en la cobertura vegetal son de difcil anlisisdebido al efecto de nubes y sombras presentes en la imagen de 1996.

En conclusin se observ un incremento en 12.6% de la superficie total ocupada porCuerpos de Agua (Cinagas) y 23./% por Praderas Arbustivas, en detrimento de laVegetacin Arbustiva con 37.8% y de Tierras Agropecuarias de 4.5%.

6TABLA 1. DINMICA DE LA COBERTURA Y USO DE LA TIERRA, ENERO 1987 Y 1996

NIVEL I NIVEL II AREA DINMICA

1987 1996 % y TIPO

CUERPOS DE AGUA CIENAGAS 32028 ha

13.3%

62014 ha

25.9%

12.6%

GAN

VEGETACION DE

HUMEDAL

ANTIGUA 3523

1.5%

2809 ha

1.2%

0.3%

PERDI

RECIENTE 15629 ha

6.5%

9173 ha

3.8%

2.7%

PERDIO

VEGETACION

HERBACEA

PRADERAS

HERBACEAS

8351 ha

3.5%

985 ha

0.4%

3.1%

PERDI

PRADERAS

ARBUSTIVAS

865 ha

0.4%

57728 ha

24.1%

23.7%

GAN

VEGETACION

ARBUSTIVA

ABIERTA 64321 ha

26.8%

5772 ha

2.4%

24.4%

PERDI

MEDIANAMENTE

DENSA

65865 ha

27.5%

33678 ha

14.1%

13.4%

PERDI

VEGETACION

ARBOREA

BOSQUE NATURAL 1628

0.7%

54 ha

0.0%

0.7%

PERDI

TIERRAS

AGROPECUARIAS

CON NFASIS

PECUARIO

47452

19.8%

36695 ha

15.3%

4.5%

PERDI

NO IDENTIFICADO NUBES, SOMBRAS

Y OTROS

--

--

30754 ha

12.8%

NO

SIGNIFICATIVO

TOTAL 239662 ha

100%

239662 ha

100%

77. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

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Palabras claves : cobertura vegetal, uso de la tierra, sensores remotos, Mojana-ColombiaMots cls : couvert vgtal, utilisation des terres, Tldtection, Mojana, ColombieKey words : vegetation covert , land used, remote sensing, Mojana- Colombia.