ANALISÍS MULTITEMPORAL DE LA DEFORESTACIÓN DEL PÁRAMO DE ...repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/7896/1/SandovalBayon... · La problemática abordada en este proyecto es

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA CATASTRAL Y GEODESIA

ANALISÍS MULTITEMPORAL DE LA DEFORESTACIÓN DEL PÁRAMO DE SUMAPAZ, POR

MEDIO DE IMÁGENES LANDSAT TM Y LANDSAT OLI/TIRS DEL AÑO 2002 AL 2017

ELIANA CATHERINE SANDOVAL BAYONA

KAREN ALEJANDRA GARCIA RODRIGUEZ

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

FACULTAD DE INGENIERIA


BOGOTA

2018



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ANALISÍS MULTITEMPORAL DE LA DEFORESTACIÓN DEL PÁRAMO DE SUMAPAZ, POR

MEDIO DE IMÁGENES LANDSAT TM Y LANDSAT OLI/TIRS DEL AÑO 2002 AL 2017

ELIANA CATHERINE SANDOVAL BAYONA

KAREN ALEJANDRA GARCIA RODRIGUEZ

Trabajo de Grado presentado como opción parcial para optar al título de Ingeniera

Catastral y Geodesta

TUTOR

MIGUEL ANTONIO AVILA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

FACULTAD DE INGENIERIA


BOGOTA

2018



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Contenido

1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 5

2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ........................................................................................................ 7

3. OBJETIVOS ....................................................................................................................................... 8

3.1 GENERAL: .................................................................................................................................. 8

3.2 ESPECIFICOS: ............................................................................................................................. 8

4. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................................ 9

5. MARCO TEORICO .......................................................................................................................... 10

5.1 PÁRAMO: ................................................................................................................................ 10

5.2 PÁRAMO DEL SUMAPAZ......................................................................................................... 10

5.3 TELEDETECCIÓN: ..................................................................................................................... 11

5.4 SENSORES REMOTOS .............................................................................................................. 12

5.3 IMÁGENES SATELITALES ......................................................................................................... 13

5.5 COBERTURAS TERRESTRES ..................................................................................................... 13

5.6 USO Y COBERTURA CORINE LAND COVER .............................................................................. 13

5.7 SOFTWARE DE PROCESAMIENTO ........................................................................................... 14

5.7 SISTEMA DE INFORMACION GEOGRAFICA ............................................................................ 14

6. ESTADO DEL ARTE ......................................................................................................................... 15

7. ANTECEDENTES ............................................................................................................................. 20

8. METODOLOGIA ............................................................................................................................. 22

8.1 ÁREA DE ESTUDIO. .................................................................................................................. 22

8.2 PROCESO DE SELECCIÓN DE IMÁGENES................................................................................. 23

8.2.1 COMPONENTES DE LAS IMÁGENES. ............................................................................... 23

8.3 PROCESAMIENTO DE LAS IMÁGENES: ................................................................................... 23

8.4 RECORTE DE LAS IMÁGENES: ................................................................................................. 24

8.5 MEJORAMIENTO DE CONTRASTE: .......................................................................................... 24

8.5.1 GAPS................................................................................................................................. 24

8.6 PROCESO DE INTERPRETACIÓN: ............................................................................................. 24

8.7 CLASIFICACIÓN SUPERVISADA Y NO SUPERVISADA. ............................................................. 24

8.8 ANÁLISIS MULTITEMPORAL. .................................................................................................. 25



4

9. DESARROLLO DE LA PROPUESTA ................................................................................................. 26

10. RESULTADOS ............................................................................................................................... 32

11. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..................................................................................... 40

Referencias ....................................................................................................................................... 42

INDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 Imagen Landsat 7 TM, 2002 ____________________________________________________ 26 Ilustración 2: Imagen Landsat 7 TM, 2005 . ___________________________________________________ 26 Ilustración 3: Imagen Landsat 7 TM, 2009 ____________________________________________________ 26 Ilustración 4: Imagen Landsat 7 TM, 2013 ____________________________________________________ 27 Ilustración 5: Imagen Landsat 7 TM, 2017 ____________________________________________________ 27 Ilustración 6 : Imagen Recortada, Paramo del Sumapaz _________________________________________ 27 Ilustración 7: Imagen Procesada, Paramo del Sumapaz _________________________________________ 28 Ilustración 8: Imagen, Niveles Digitales de Vegetación- NDVI ____________________________________ 29 Ilustración 9: Imagen, zonas de entrenamiento ________________________________________________ 29 Ilustración 10: Imagen Resultado de Clasificación supervisada ___________________________________ 30 Ilustración 11 Salida grafica de resultados año 2002 ___________________________________________ 32 Ilustración 12 Salida grafica de resultados año 2005 _____________________ ¡Error! Marcador no definido. Ilustración 13 Salida grafica de resultados año 2009 ___________________________________________ 34 Ilustración 14 Salida grafica de Resultados año 2013 _____________________ ¡Error! Marcador no definido. Ilustración 20 Salida grafica de Resultados año 2017 __________________________________________ 39



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1. INTRODUCCIÓN

Sumapaz es el páramo más extenso del mundo, considerado como uno de los grandes

centros de diversidad de plantas en el mundo, por tener representación de más de 200

géneros de plantas vasculares y un buen porcentaje de plantas endémicas. Franco y

Betancur (1999) registraron 860 especies de plantas en la región, entre angiospermas,

pteridofitos y briofitos. Los datos más recientes y depurados por los mismos autores

arrojan un total de 897 especies de plantas vasculares y no vasculares, distribuidas en 380

géneros y 148 familias. La región del Sumapaz es uno de los sitios de alta montaña más

ricos en especies y géneros de Colombia y del mundo. Sin embargo, se sabe que faltan aún

muchos sectores del Sumapaz por explorar y conocer (Alcaldía Mayor de Bogotá, 2011). [1]

El cambio de coberturas y uso del suelo es un proceso dinámico, que generalmente es

originado de manera antrópica y que cada vez es más notoria en suelos que son

considerados de protección como paramos, cuencas hidrográficas, bosques y en general

suelos que son de gran importancia para los seres humanos puesto que proveen recursos

cuyo valor es incalculable.

Estos procesos de cambio son cada vez mayores y ocurren con rapidez, generando la

perdida de la cobertura boscosa y disminución en cantidad y calidad del recurso hídrico y

suelo; afectando de esta manera a las comunidades que viven en las cuencas. En la zona

andina y amazónica, los bosques nativos han sido sobreexplotados por los asentamientos

poblacionales en las principales cuencas hidrográficas, donde se ha cambiado la vocación

del suelo por otros no aconsejables ambientalmente. [2]

El páramo de Sumapaz siempre ha presentado múltiples conflictos socio ambientales. Se

tiene registro que, desde el periodo colonial y republicado, se dio inicio a la explotación

del páramo. A través de sus bosques de quina, luego la ganadería, la producción de papa y

la explotación de los bosques de madera con destino al mercado bogotano. Uno de los

problemas que se suma en la actualidad es la presencia del batallón de alta montaña del

Sumapaz, debido a que, según la asociación comunal del mismo, “por cada 4 soldados se

tumban 20 frailejones para usar sus hojas como camas o cobijas. Además, las 28 cuencas y

sub cuencas hidrográficas que se desprenden del páramo han sido contaminadas por

heces, baterías de radio de comunicaciones, comida, plástico y armamento. De igual

manera cuando el ejército lanza bombas lo hace desde una pequeña tanqueta a 2 o 3

kilómetros de distancias, cuando la bomba cae, destruye por lo menos 25 metros de

montaña. Arrasa con animales y selva, queda un boquete oscuro y humeante”. [3]

Las consecuencias de los cambios indebidos del uso del suelo y la vocación directa sobre el

uso del suelo generan daño a las comunidades que adquieren recursos básicos vitales de

estas zonas. Si nos referimos a las personas que se abastecen directamente de paramos y



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cuencas hídricas cercanas que dé él se desprenden. No obstante, la fauna y flora se ven

afectados con la desaparición y destrucción de estos ecosistemas de allí la importancia de

realizar un análisis multitemporal donde se puedan evaluar y contabilizar los daños, las

causas, consecuencias y posibles soluciones.

En el siguiente documento se presenta un análisis multitemporal del páramo de Sumapaz

sobre la cobertura boscosa y las especies endémicas, que han disminuido y desaparecido a

través del tiempo, desde el año 2002 hasta la fecha; y a partir de esto revisar las

principales consecuencias que se pueden presentar en los municipios y sectores que se

abastecen de agua a partir de este.



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2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

La problemática abordada en este proyecto es la deforestación y pérdida de la cobertura

vegetal en el páramo de Sumapaz. Estas son especies endémicas con rosetas caulosences;

especies monocaules pertenecen en su mayor parte a los géneros Espeleita y Espeletíopsis

[4]. En la actualidad cuenta con dos ejemplares que se encuentran en categoría global

vulnerable (VU); como lo son Espeletia Cabrerensis y Espeletia Lapirophila y dos en peligro

crítico: Espeletia Cayetana y Espeletia Chocontana; causada por la transformación de su

hábitat natural (los páramos y subpáramos), en zonas de uso agrícola y ganadero, aunque

el cambio climático también se considera un factor de amenaza [5]. Adicionalmente,

desde hace un poco más de diez años se empezó a reportar un conjunto de plagas que

estaban afectando gravemente a los frailejones. Desde entonces el problema se ha

agudizado, y tiene en vilo a poblaciones de frailejones en todo su rango de extensión,

desde Venezuela hasta Ecuador. Se trata de una herbívora intensa, en la que se reportan

hongos (Penicillumsp.) y algunas especies de polillas: las polillas pluma (Hellinsia,

Pterophoridae) y larvas de polilla llamadas gusanos cortadores (Noctuidae) [6].

Los Frailejones, son los encargados de la captación, almacenamiento y regulación de agua.

Asimismo, ayudan a regular el recurso hídrico con sus médulas esponjosas y su abundante

necromasa acumulada en el tallo. Además, proporcionan hábitat y alimento a más de 150

especies, incluyendo insectos, moluscos, anfibios, reptiles, aves, y mamíferos. Numerosas

especies de insectos cohabitan dentro de sus capítulos (inflorescencias), y se han

registrado decenas de potenciales polinizadores. Incluso sus hojas y tallos son usados

como alimento por orugas de polillas, insectos barrenadores, coleópteros e incluso

mamíferos como la boruga de páramo. La eliminación de los frailejones del páramo, por

ejemplo, a través de quemas reiteradas, destruye completamente estas redes tróficas, y

conduce a un deterioro significativo del ecosistema de páramo [6]. Al mismo tiempo

afectan los frailejones con la pérdida de la manta de las hojas viejas, y afectan

directamente el ciclo de nutrientes prácticamente cerrado de estas plantas. A largo plazo,

las rosetas de tronco; quemado son menos vitales y se mueren temprano. El efecto del

fuego hace que el ganado fácilmente entre en el terreno y cause la tumba de los troncos.

Las plántulas que han sobrevivido al fuego terminan pisoteadas [4].



8

3. OBJETIVOS

3.1 GENERAL:

Establecer un inventario de la cobertura del suelo durante los años 2002 a 2017 mediante

el uso de la metodología Corine Land Cover a escala 1:100.000 [7].

3.2 ESPECIFICOS:

Definir las principales causas de deforestación que se presentan en el páramo de

Sumapaz y así mismo sus consecuencias.

Establecer las coberturas encontradas mediante la aplicación de la metodología

Corine Land Cover durante los años 2002 a 2017 para cuantificar la deforestación

del páramo.

Generar cinco productos cartográficos con base en los resultados obtenidos, a

partir de la metodología aplicada.



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4. JUSTIFICACIÓN

En el parque nacional natural Sumapaz se encuentran dos de los principales ecosistemas

de las montañas tropicales: el páramo y los bosques Andinos; en estos últimos se

encuentran las franjas de vegetación de bosque alto Andino, Andino y Sub andino. Este

abarca aproximadamente el 43 % del complejo de paramos más grande del mundo, el

complejo de cruz verde – Sumapaz, el cual según datos del instituto Alexander von

Humboldt (2012), tiene una extensión total de 333420 hectáreas de las cuales solo 142112

hectáreas se encuentran protegidas bajo la figura del parque natural Sumapaz.

Una de las funciones principales de los ecosistemas que protege el parque es la regulación

hídrica de las cuencas altas de los ríos Tunjuelo, Sumapaz, Blanco, Ariari, Guape, Duda y

Cabrera como oferentes de servicios ecosistémicos para el distrito capital y los

departamentos del meta, Huila y Cundinamarca.

La zona de estudio es uno de los sitios de alta montaña más rico en géneros y especies de

flora colombiana, ya que posee un gran número de organismos, muchos de ellos

endémicos que hacen del parque un reservorio importante de diversidad biológica,

ecológica y genética. [8]

Por esto es de vital importancia revisar y comparar mediante un análisis multitemporal la

cobertura del suelo en el páramo aplicando los conocimientos adquiridos en la carrera y

así conocer de manera eficiente y cuantitativa la disminución de la cobertura en estudio.



10

5. MARCO TEORICO

5.1 PÁRAMO:

El páramo colombiano se encuentra en nuestras cordilleras entre las altas montañas

andinas y las cimas cubiertas de nieve perpetua, franja está bien definida que constituye

el ecosistema Paramo único en el planeta y exclusivamente Grancolombiano. [9]

Los páramos son importantes centros de endemismo de flora y fauna, contribuyen en la

fijación de carbono a través de la necro masa adherida a las plantas, cumplen importantes

funciones culturales y económicas las cuales dependen de las culturas de los grupos

humanos que los habitan, prestan múltiples servicios ambientales y cumplen

importantísimas funciones naturales, relacionadas con su capacidad de interceptar

almacenar y regular los flujos hídricos superficiales y subterráneos, condiciones que dan el

valor estratégico al paramo. [10]

Colombia cuenta con gran variedad de paramos de gran extensión, esto es un gran

llamativo en cuanto a fauna ecosistémica, uno de ellos es el páramo de Sumapaz el cual ha

sido llamado el páramo más grande del mundo.

5.2 PÁRAMO DEL SUMAPAZ

Su extensión de más de 150.000 hectáreas se constituye en el páramo más grande del

mundo. Dentro de él nacen diversos ríos, constituyéndose en una gran fuente hídrica para

Colombia. También cuenta con una gran variedad de fauna y flora típicas de los páramos,

de las cuales podemos mencionar: osos de anteojos, venados, águilas, cóndores, tucanes,

colibríes, conejos, frailejones de gran tamaño, musgos, pajonales [11]

En este páramo se encuentran entre 25 géneros de flora endémica y plantas vasculares

entre las cuales se encuentran Aragoa Corrugatifolia Diplotephium fosberi, Draba serícea,

Cuatrecasana, Espeletia cabrerensis entre ellas se registraron más de 808 especies entre

angiospermas, pteridofitos y musgos. [12]

El páramo de Sumapaz se encuentra localizado en el Distrito Capital, Cabrera, Gutiérrez,

Arbeláez, San Bernardo y Pasca en el departamento de Cundinamarca; En el

departamento de Meta se encuentran los municipios de Acacias, Guamal y San Luis de

Cubarral y por último en el departamento del Huila se encuentra el municipio de



11

Colombia. Cuenta con poblaciones cercanas como lo son Usme (localidad 20 del municipio

de Bogotá), Nazareth y San Juan de Sumapaz; Su temperatura varía desde los 19° C hasta

los 2° C en alturas de 1500 m.s.n.m. y 4300 m.s.n.m. respectivamente.

En esta zona, llueve o cuenta con una precipitación promedio de 1.248 mm anuales hacia

la laguna de Chisacá en el norte; de 1.300 a 2.400 mm en el páramo de la vertiente

oriental hasta los 3500 m y de 800 a 1000 mm en las cimas; y entre 3500 y 4000 mm en la

vertiente oriental. [13]

Las principales vías de acceso parten desde Bogotá, pasando por la localidad 20 de este

municipio, atravesando las poblaciones de Nazareth y San Juan de Sumapaz se llega a la

zona norte del complejo páramo.

5.3 TELEDETECCIÓN:

El espectro de la radiación electromagnética [14] es imperceptible para el ojo humano,

debido a que este percibe luz visible con rangos de longitud de onda de 380 a 780 nm,

dada esta Limitación el ser humano en su espíritu de exploración se vio a la necesidad de

recurrir a herramientas que dieran un espectro más amplio para la observación, por esto

se produjeron los sensores, con los cuales se ha permitido extender el dominio de

exploración para una interacción mucho más amplia con el visible hasta las microondas.

La observación remota de la superficie terrestre constituye el marco de estudio de la

teledetección, la teledetección no engloba solo los procesos que permiten obtener una

imagen desde el aire o el espacio sino también su posterior tratamiento, en el contexto de

una determinada aplicación. [15]

La aplicación a esta nueva exploración dio origen a la invención de sensores remotos que

permitieran captar información a pesar de no estar en el lugar donde se realiza la captura,

lo que hoy se conoce como la teledetección, La teledetección es el sistema integral de

captura de información territorial (a partir de la radiación electromagnética captada por el

sensor) que se emplea cada día con mayor asiduidad para la captura tanto de información

temática (medioambiental), como de información topográfica (MDT, Planimetría). [16].

Un sistema de teledetección espacial incluye los siguientes elementos [15]:

Fuente de energía, que supone el flujo energético detectado por el sensor, la

fuente de energía más importante es por supuesto la energía solar.

Cubierta terrestre, formada por distintas masas de vegetación, suelos, agua o

construcciones humanas que reciben la señal energética procedente de la fuente

de energía.



12

Sistema sensor, compuesto por el sensor y la plataforma que lo sustenta, el cual

tiene como propósito captar la energía procedente de las cubiertas terrestres,

codificarla y grabarla o enviarla directamente al sistema de recepción.

Sistema de recepción- comercialización, en donde se recibe la información

trasmitida por la plataforma, se graba en un formato y se distribuye a los

intérpretes.

Interprete, que analiza esa información- normalmente en forma de imágenes

analógicas o digitales.

Usuario final, encargado de analizar el documento fruto de la interpretación, así

como de dictaminar sobre las consecuencias que dé él se deriven.

Entre la Tierra y el sensor existe una interacción energética, ya sea por reflexión de la

energía solar o de un haz energético artificial, ya por emisión propia. [15]

Por tanto, este es un método muy importante para la detección de diferentes coberturas

de uso del suelo esto para identificar plenamente características de la vegetación en

diferentes firmas espectrales y su comportamiento, esto es muy útil a la hora de

discriminar y cuantificar variedad de plantas, más en el proyecto que se desarrolla en el

presente documento.

5.4 SENSORES REMOTOS

Los instrumentos de teledetección son principalmente de 2 tipos: activo y pasivo. Los sensores activos proporcionan su propia fuente de energía para iluminar los objetos que observan. Un sensor activo emite radiación en la dirección del objetivo a investigar. El sensor luego detecta y mide la radiación que se refleja o retro dispersa del objetivo. Los sensores pasivos, por otro lado, detectan la energía natural (radiación) emitida o reflejada por el objeto o la escena que se observa. La luz solar reflejada es la fuente más común de radiación medida por sensores pasivos.

Sensores activos La mayoría de los sensores activos funcionan en la porción de microondas del espectro electromagnético, lo que los hace capaces de penetrar la atmósfera en la mayoría de las condiciones. Una técnica activa ve el objetivo desde cualquier extremo de una línea de base de longitud conocida. El cambio en la dirección de la vista aparente (paralaje) está relacionado con la distancia absoluta entre el instrumento y el objetivo.

Sensores pasivos Los sensores pasivos incluyen diferentes tipos de radiómetros y espectrómetros. La mayoría de los sistemas pasivos utilizados en aplicaciones de teledetección operan en las porciones visible, infrarroja, infrarroja térmica y de microondas del espectro electromagnético. [17]



13

5.3 IMÁGENES SATELITALES

Una imagen satelital es el producto obtenido por un sensor instalado a bordo de un

satélite artificial mediante la captación de la radiación electromagnética emitida o

reflejada por un cuerpo celeste, producto que posteriormente se transmite a estaciones

terrenas para su visualización, procesamiento y análisis. [18]

Existen diferentes tipos de imágenes satelitales, dependiendo del tipo de sensor y de la

finalidad de captación con la que fue construido. Desde las primeras cámaras

fotográficas instaladas en satélites en la década de los '60 hasta los más sofisticados y

sensibles sensores hiperespectrales del día de hoy. Existe una muy amplia gama de

imágenes satelitales que hoy se utilizan en las más diversas áreas, dependiendo de

su resolución espacial así como de la información espectral que poseen; desde el

espionaje militar, el monitoreo del cambio climático, monitoreo de incendios e

inundaciones, seguimiento de huracanes y tifones, evaluaciones multiespectrales de

vegetación. [18]

5.5 COBERTURAS TERRESTRES

La "Cobertura" de la tierra, es la cobertura (bio) física que se observa sobre la superficie

de la tierra (Di Gregorio, 2005), en un término amplio no solamente describe la vegetación

y los elementos antrópicos existentes sobre la tierra, sino que también describen otras

superficies terrestres como afloramientos rocosos y cuerpos de agua. [7]

5.6 USO Y COBERTURA CORINE LAND COVER

“La metodología Corine Land Cover, es una metodología francesa adaptada por el

Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC) y el Instituto de Hidrología, Meteorología y

Estudios Ambientales (Ideam) para Colombia; consiste en la evaluación de coberturas de

la tierra mediante el uso de imágenes satelitales tipo Landsat.” [19]

Es un proceso de consolidación de una propuesta metodológica para realizar la

caracterización de las coberturas naturales y antropizadas presentes en el territorio

colombiano. Ésta permite unificar los criterios, conceptos y métodos para conocer cómo

está cubierto el país, a partir de la adaptación realizada de la metodología europea

CORINE Land Cover a nuestro entorno. [20]

Las coberturas de la tierra proporcionan información fundamental para diversos procesos

nacionales como los mapas de ecosistemas, conflictos de uso del territorio, ordenación de

http://www.teledet.com.uy/imagenes.htm

http://www.teledet.com.uy/imagenes.htm

http://www.teledet.com.uy/car-rentals.htm

http://www.teledet.com.uy/insurance.htm

http://www.teledet.com.uy/insurance.htm



14

cuencas y del territorio, seguimiento a la deforestación de los bosques, y los inventarios

forestales, sólo por citar algunos. La leyenda nacional para la zonificación de las

coberturas de la tierra a escala 1:100.000 adaptada al territorio colombiano proporciona

las características temáticas que el país requiere para el conocimiento de sus recursos

naturales, para la evaluación de las formas de ocupación y apropiación del espacio

geográfico, así como para la actualización permanente de la información, con lo cual se

facilitan los procesos de seguimiento de los cambios y la evaluación de la dinámica de las

coberturas terrestres. [20]

5.7 SOFTWARE DE PROCESAMIENTO

El software de procesamiento es una herramienta utilizada para el proceso y análisis de

imágenes geoespaciales. En este proyecto se utilizaron dos software que se describen a

continuación

Envi: es un software multiplataforma, especializado en el procesamiento y análisis de

imágenes geoespaciales, además soporta imágenes obtenidas de numerosos tipos de

satélites y sensores aerotransportados, incluyendo pancromáticos, multiespectrales,

hiperespectrales, radar, lidar, térmico y más. ENVI proporciona herramientas de pre-

proceso automático que permiten obtener información fácil y rápida.

ArcGIS: es uno de los sistemas más utilizados a nivel mundial en el procesamiento y

análisis de imágenes geoespaciales, permite recopilar, organizar, administrar, analizar,

compartir y distribuir información geográfica. Además, admite publicar la información

geográfica para que esté accesible para cualquier usuario.

5.7 SISTEMA DE INFORMACION GEOGRAFICA

“Es una integración organizada de hardware, software y datos geográficos diseñada para

capturar, almacenar, manipular, analizar y desplegar en todas sus formas la información

geográficamente referenciada con el fin de resolver problemas complejos de planificación

y de gestión”. [21]

El SIG funciona como una base de datos con información geográfica (datos alfanuméricos) que se encuentra asociada por un identificador común a los objetos gráficos de un mapa digital. De esta forma, señalando un objeto se conocen sus atributos e, inversamente, preguntando por un registro de la base de datos se puede saber su localización en la cartografía. La razón fundamental para utilizar un SIG es la gestión de información espacial. El sistema permite separar la información en diferentes capas temáticas y las almacena independientemente, permitiendo trabajar con ellas de manera rápida y sencilla, y facilitando al profesional la posibilidad de relacionar la información existente a través de la topología de los objetos, con el fin de generar otra nueva que no podríamos obtener de otra forma. [21]



15

6. ESTADO DEL ARTE

Para la revisión del estado del arte en análisis multitemporales se consideró documentos

que brindaron soporte y manejaran la misma estructura, metodología e insumos para

realizar el análisis multitemporal del proyecto que se ejecuta en el presente documento.

El primer documento que se revisó es un trabajo de grado que se titula “ANÁLISIS

MULTITEMPORAL DEL RETROCESO GLACIAR DE LA SIERRA NEVADA DEL COCUY UBICADA

EN LOS DEPARTAMENTOS DE BOYACÁ Y ARAUCA ENTRE LOS AÑOS 1992, 2003 y 2014.”

Presentado por Jeimy Carolina Peña Suárez, quien es de profesión Ingeniera Catastral y

Geodesta, en el año 2015, y cuyo objetivo principal era “establecer y clasificar firmas

espectrales aplicando conocimientos de interpretación de imágenes, teledetección,

Geomática y demás utilizando metodologías de corrección atmosférica, clasificación

supervisada, filtros y diferentes algoritmos, obteniendo así la clasificación espectral

convirtiéndola en datos vectoriales para calcular el área glaciar y por ultimo realizar

estadísticas de su comportamiento y dar el resultado del porcentaje de área de perdida

glaciar del nevado del cocuy en los últimos años [22]” y el objetivo principal del presente

documento es revisar la disminución de cobertura vegetal. Entonces dicho documento es

ideal en su desarrollo de metodología para revisar la desaparición de un atributo puntual.

Las imágenes utilizadas fueron 3 imágenes de Landsat TM, ETM y Landsat 8,

posteriormente emplearon el software PCI Geomatics y se creó el archivo en .PCIDSK y se

realizó el .PIX para cada imagen, a las cuales previamente se les fusionaron las bandas, y

les configuraron los parámetros para la corrección Atmosférica, una vez realizado esto a

las imágenes, se procedió con el recorte de las mismas, creando así una zona de estudio

delimitada, permitiendo un estudio detallado y disminuyendo tiempo de procesamiento.

En cuanto a la clasificación supervisada se utilizó el algoritmo Maximum Likehood

Preview, el cual permitió realizar una clasificación más precisa. Posteriormente el autor

realizó una conversión de datos Raster a Shape, se exportan los datos de tipo raster a

vector haciendo uso del software ArcGis el cual permite obtener atributos y generar

estadísticas.

Luego de obtener las estadísticas, se suman los polígonos que son de interés, en este caso,

los polígonos de glaciar para posteriormente sumar estas áreas mediante las herramientas

del software y obtener el área en metros cuadrados. Repetir el proceso con todas las

imágenes para determinar las áreas y verificar la disminución del atributo de interés en

determinados lapsos de tiempo.

El segundo documento que se revisó se titula “ANÁLISIS MULTITEMPORAL EN LA

COBERTURA BOSCOSA DE LA ZONA NORTE DEL DEPARTAMENTO DEL CHOCÓ, 1990 –

2014” y fue realizado por Erika Palacios Bermúdez en el año 2015, el cual fue elaborado



16

como trabajo de grado para el programa de especialización en sistemas de información

geográfica de la Universidad de Manizales.

El objetivo principal del documento mencionado anteriormente es “Analizar

Multitemporalmente y Cuantificar los cambios de la cobertura Boscosa de la zona pacífico

norte.” Se encontró pertinente revisar dicho documento, debido a la similitud del

proyecto que se elabora, toda vez que se busca cuantificar una cobertura en una

determinada zona de estudio a través de los años, y el desarrollo del proyecto objeto de

este informe es revisar la disminución de una cobertura, específicamente de una especie

que se encuentra en nuestra zona de estudio.

La zona de estudio del documento revisado está localizada al noroccidente del

Departamento del chocó, conformada por tres municipios costeros; Nuquí, Bahia Solano y

Jurado teniendo un área total de 291.981 hectáreas aproximadamente. El documento

presenta una descripción detallada de la zona de estudio, donde se incluye el clima,

porcentaje de municipio implicado en la zona elegida, descripción del relieve, topografía y

geomorfología, ya que son temas implicados en la cobertura del suelo, pues de esto

depende la vegetación que se encuentra.

El autor de este documento estandarizó los datos para manejar los mismos sistemas de

coordenadas y usando el sistema de referencia geocéntrico para las américas, MAGNA-

SIRGAS, que garantiza la compatibilidad de las coordenadas colombianas con las técnicas

espaciales de posicionamiento. [23]

En cuanto a la recolección de datos se encontró que se buscaron fuentes primarias y

secundarias, se utilizaron imágenes satelitales a las cuales se les realizaron correcciones

geométricas, radiométricas, en el software ERDAS; Para obtener la mayor información de

las imágenes realizaron composiciones de color para lograr identificar las coberturas

objeto de estudio, y se encontró que la composición 4,5,2 y 4,5,3 son las mejores para

identificar la reflectancia de la clorofila en la biomasa, debido a que el coeficiente de

correlación es muy bajo.

Una vez el autor tuvo identificados los pixeles que contenían la información necesaria

para el proyecto, realizó una clasificación supervisada, con el fin de obtener resultados

más precisos, tomando muestras representativas de la metodología Corine Land Cover

para que el software encuentre los pixeles semejantes al proporcionado inicialmente,

como encontramos en el primer documento revisado fue necesario realizar una

conversión de datos Raster a Vector para lograr cuantificar la perdida de bosques, es

importante resaltar que para poder identificar las variables que afectaron los cambios de

la cobertura se consultaron documentos que relacionaron y evidenciaron casos que

conllevaron a la perdida de cobertura boscosa.



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Revisando un tercer documento titulado “ANALISIS DE LA PÉRDIDA EN LA COBERTURA

VEGETAL A PARTIR DE UN ESTUDIO MULTITEMPORAL 2007 - 2013 PARQUE NACIONAL

NATURAL ALTO FRAGUA INDI WASI” presentado por LISETH MARTINEZ y LISSA MARIA

RUIZ ORJUELA en el año 2016 como trabajo de grado de la especialización en gerencia de

recursos naturales de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Este documento

tenía como principal objetivo “Diseñar un sistema de información geográfica como

instrumento de planificación, e identificación de la posible pérdida en la cobertura vegetal

presentada en los años 2007 y 2013 en el Parque Nacional Natural Indi Wasi”. [24]

La investigación realizada por los Autores fue de tipo descriptivo, para dar a conocer las

condiciones asociadas a los cambios de cobertura vegetal, en el cual se revisaron fuentes

de información primaria y secundaria; Esto se ha encontrado en más documentos

revisados.

Definir el sistema de referencia espacial, es necesario porque al unir la imagen con el

shapefile de municipios o departamentos correspondientes a la ubicación geográfica de la

zona de estudio, se realiza un recorte de la zona de estudio para evaluar efectivamente lo

correspondiente al proyecto.

En el desarrollo de ese proyecto se aplicaron filtros para poder identificar las áreas donde

se presentó la perdida de cobertura boscosa, posteriormente, realizaron una clasificación

no supervisada para que el software identificara las diferentes firmas espectrales que se

pudieran encontrar, que quizá no serían percibidas por el intérprete, además “que no se

tenía información directa acerca de las coberturas vegetales que permita asignar niveles

de pixel a clasificaciones específicas” [24], en el desarrollo del proyecto usaron los

programas de software Envi y ArcGis. Y para el análisis multitemporal se realizó la

comparación de imágenes de diferentes periodos de tiempo para identificar mediante el

procesamiento de las imágenes para verificar la disminución y crecimiento de distintas

coberturas.

Para la generación de resultados realizaron “la ejecución de los geoprocesos planteados

como necesarios para identificar posibles cambios en la cobertura vegetal. Dichos

procesos involucran tanto la información vectorial, como la información raster

suministrada y obtenida. Al integrar variables como delimitación de proyectos mineros,

estudios de impacto potencial, vulnerabilidad ambiental, aspectos sociales y culturales

correspondientes a la población indígena de la zona, con la evidencia de cambios en la

cobertura vegetal soportada a partir de imágenes satelitales, es posible realizar

diagnósticos que faciliten la toma de decisiones relacionadas con protección, conservación

y recuperación de áreas degradadas”. [24]



18

En otro de los documentos revisados se encontró que el objetivo principal era “Analizar

los cambios de la cobertura vegetal del Municipio del Distrito Central, por medio del

análisis multitemporal de imágenes satelitales LANDSAT de los años 1987 y 2006.” [25]

El documento lleva por título “ANÀLISIS MULTITEMPORAL DE LA COBERTURA VEGETAL

DEL MUNICIPIO DEL DISTRITO CENTRAL AÑOS 1987 Y 2006” presentado en el año 2012

por Olga Patricia Hernández Rodríguez para optar por el título de Máster en

Ordenamiento y Gestión del Territorio.

El Autor lo realizó utilizando dos imágenes satelitales TM y ETM+, años 1987 y 2006

obtenidas por los sensores Landsat 5 TM y Landsat 7 ETM+.

El documento pretendía revisar cómo ha cambiado el uso del suelo en 18,2 años y como

había afectado esto al ordenamiento territorial. Para el autor obtener estas estadísticas

realizo una clasificación supervisada con siete clases de acuerdo con la metodología

Corine Land cover en cada una de las imágenes; Sin embargo, realizo un análisis

multitemporal bastante extenso únicamente utilizando dos imágenes.

Previamente a la clasificación supervisada, realizaron todas las correcciones necesarias a

las imágenes para no perder información, y obtener la mayor cantidad de datos posibles

de las mismas, cabe resaltar que ellos realizaron el procesamiento de las imágenes en el

Software ERDAS IMAGINE 9.1, posterior mente se realizó la clasificación supervisada. Para

la verificación de los resultados de la clasificación se revisan las matrices de confusión, las

cuales cotejan la muestra de entrenamiento con los datos obtenidos por muestra exacta o

de verificación y así obtener un índice denominado kappa, para verificar la calidad de este

procedimiento.

Posterior mente se realiza una comparación de áreas para determinar las variaciones que

existieron desde el año 1987 y 2006, de esta forma comprobar los cambios de uso que se

pudieron presentar y como el trabajo de grado que realiza el autor está orientado al

ordenamiento territorial, compara con estadísticas, análisis de crecimiento poblacional, y

desarrollo de la economía.

Por último se revisó un documento titulado “ANÁLISIS MULTITEMPORAL DE LOS CAMBIOS

DE LA COBERTURA DE LA TIERRA E INCIDENCIA DEL CULTIVO DE PALMA EN EL TERRITORIO

DEL MUNICIPIO DE VILLANUEVA CASANARE” Presentado por LUIS HERNÁN GONZÁLEZ

BORRERO y ÁNGELA PATRICIA ROMERO RODRÍGUEZ, en el año 2013 y cuyo objetivo

principal es “Analizar los cambios de la cobertura de la tierra y las implicaciones de la

expansión del cultivo de palma de aceite en el municipio de Villanueva Casanare entre la

década de 2002 -2012.” [26]

Para el desarrollo de mencionado proyecto el autor utilizó imágenes Landsat 7 ETM, y

asignó un sistema de referencia, posteriormente se realizó una clasificación “haciendo



19

uso del Sistema de Clasificación Corine Land Cover Colombia (CLCC); está es una

metodología adaptada por Colombia con el fin de consolidar una propuesta metodológica

que unifique criterios, conceptos y técnicas para realizar la caracterización de las

coberturas naturales y antropizadas presentes en el territorio colombiano (IGAC, 2010).”

[26]

Se encontró que el autor realizó una clasificación supervisada en el software ERDAS. En

este, verificó los cultivos, que según sus hipótesis hallaría en la zona de estudio, el

municipio de Villa nueva Casanare y como dicho trabajo de grado era de gestión

ambiental, se desarrolló sobre este contexto para dar enfoque al proyecto realizado.

“se utilizaron imágenes de satélite Landsat 7 ETM+, en dos temporalidades (2002-2012).

Para el análisis comparativo se tomó la interpretación y actualización de la cobertura de la

tierra realizada durante la fase de campo, y a partir de esta se determinó la variación

espacial de estas en el periodo de tiempo mencionado anteriormente, mediante el

software System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA), con la herramienta Land

Change Modelling, arrojando mapas temáticos de perdida (área remplazada por otros tipo

de cobertura), persistencia (área de No cambio), y ganancia (incremento del área de la

cobertura).” [26]



20

7. ANTECEDENTES

De acuerdo con distintas fuentes consultadas se encontró que las principales

problemáticas del páramo del Sumapaz que fue declarado parque nacional en el año

1977. [27] son principalmente el cambio de uso del suelo tan invasivo para el mismo, pues

a pesar de ser un “suelo de protección” se llevan a cabo sobre este procesos prejudiciales,

pues los cultivos sobre estos requieren procesos como la deforestación que consiste en la

tala de frailejones, los cuales crecen un centímetro por año; la construcción de zanjas para

arar la tierra, el uso de fertilizantes, que una vez ocurren los procesos de lluvia lavan estos

químicos y contaminan las cuencas hidrográficas, y las quemas de los terrenos para

obtener mejores cosechas de cultivos de arveja y habas. [28]

No obstante, con todas las prácticas nocivas que se presentan, es importante mencionar

que en el municipio de Pasca, donde se encuentra la mayor extensión del páramo, se

tienen registros de ventas ilegales de madera (Pino Colombiano), que extraen de los

bosques andinos y alto andinos. [28]

Otra de las problemáticas que se presentan es esta zona son las visitas “ecológicas” que

recibe el parque, pues muchos de sus visitantes dejan mucha basura y contaminan el

ecosistema.

En el territorio del páramo del Sumapaz se encuentra la brigada 13 el ejército Nacional

que combate a las cuadrillas 51 y 53 de las FARC [29], y se tienen denuncios acerca de 28

cuencas hidrográficas que han sido en algún momento contaminadas por heces, baterías

de radios, comida, plásticos y armamento. Por si fuera poco, según la Asociación de Juntas

de Acción Comunal del Sumapaz, por cada cuatro soldados se tumban 20 frailejones para

usar sus hojas como camas o cobijas. [30]

“En el páramo del Sumapaz no solo se forman los ríos Sumapaz y Cuja, que abastecen de

agua a 10 municipios de Cundinamarca y Tolima, entre ellos Melgar y Carmen de Apicalá.

También nacen caudales como el Meta, el Ariari y el Guayabero (afluentes del río Orinoco),

unas 20 lagunas y la cuenca del río Tunjuelo, de la que toman el agua dos millones de

personas de cinco localidades de Bogotá.” [30]

En el año 2011 la Agencia Nacional de Licencias Ambientales aprobó una licencia de

exploración minera a una Petrolera canadiense y por acciones rápidas de los campesinos

se detuvo la exploración y explotación de minería en esta zona. [31]

En el año 2014 los campesinos de la provincia de Sumapaz pidieron que pararan las

exploraciones mineras en la zona, por tanto que tenían conocimiento de nueve proyectos

de minería que querían ejecutar en este territorio, y que por supuesto contaminarían las



21

cuencas hidrográficas, degradarían el ecosistema y así mismo los servicios ecosistémicos

que prestan estos a los habitantes de la región, como campesinos, que alegaban necesitar

del agua que se produce en el páramo para sus cultivos, que además, “según ellos

representan el 14% de la producción alimentaria del país, debido a que de allí nacen los

ríos Sumapaz y Cuja, que abastecen de agua a 10 municipios de Cundinamarca y Tolima.

Además “nacen otros como el Meta, el Ariari y el Guayabero (afluentes del Orinoco), unas

20 lagunas y la cuenca del río Tunjuelo.” [31] Además, los métodos de exploración

utilizados, como la sísmica son muy invasivos para este territorio que también está

afectado por una falla geológica.

Nuevamente en el año 2013 y 2014 hubo un proyecto de exploración a cargo de la

compañía Alange energy, la cual estaba realizando exploración por sísmica [32], cuya

técnica consiste en “Es un método Geofísico que permite determinar en profundidad la

forma y disposición de las diferentes unidades litológicas o capas de la tierra, mediante la

detección de ondas acústicas, producidas por una fuente artificial (martillo, vibro, sismigel,

etc.), propagadas a través del subsuelo según la elasticidad de las capas, que se detectan

en la superficie tras reflejarse o refractarse usando sensores (geófonos). La finalidad de los

programas de exploración sísmica es la de localizar las rocas porosas que almacenan los

Hidrocarburos (Petróleo y Gas).” [33]

Una de las etapas de la sísmica consiste en:

“Etapa de Topografía: Se trasladan las coordenadas del proyecto al terreno.

Se construye la topo-trocha, esto quiere decir, que se corta la vegetación a lo largo de las

líneas, tanto en las Receptoras, como en los Salvos, en un ancho determinado por la

Corporación y especificado en las medidas de Manejo Ambiental o MMA, para permitir el

desplazamiento del personal que labora en el Proyecto en desarrollo de las distintas

fases, en desarrollo del corte se realiza nivelación de líneas sísmicas, ajuste de poligonales

y una completa Base de datos para el control de la información.” [33]

Todas estas problemáticas, afirman la importancia de realizar un monitoreo sobre una

zona de tanta importancia como lo es el páramo del Sumapaz que presta tantos servicios

ecosistémicos, cuyo valor es incalculable.



22

8. METODOLOGIA

De los documentos revisados anteriormente, se estableció que el documento titulado

“ANALISIS DE LA PÉRDIDA EN LA COBERTURA VEGETAL A PARTIR DE UN ESTUDIO

MULTITEMPORAL 2007 - 2013 PARQUE NACIONAL NATURAL ALTO FRAGUA INDI WASI”

realizado por LISETH MARTINEZ y LISSA MARIA RUIZ ORJUELA en el año 2016 como

trabajo de grado de la especialización en gerencia de recursos naturales de la Universidad

Distrital Francisco José de Caldas, maneja una metodología similar a la que se ejecuta a

continuación; Este proyecto de grado además trabajó con los software Envi y ArcGIS, tal

como el desarrollo de la propuesta del presente documento.

Cabe resaltar que para la ejecución de este proyecto fue necesario realizar algunas

correcciones que no hicieron los demás documentos revisados, ya que existían errores en

algunas imágenes, y que, por la cantidad de imágenes, no se podían despreciar.

A continuación, se presenta la metodología aplicada en el desarrollo del proyecto.

8.1 ÁREA DE ESTUDIO

Como primer paso definimos el área de estudio está definida por la totalidad del páramo

de Sumapaz en coordenadas 4°25′00″N 74°06′00″O con una extensión de 223.179

hectáreas , esta área del páramo de Sumapaz es cubierta por su totalidad por una sola

imagen Landsat.

El Parque Nacional Natural Sumapaz abarca aproximadamente el 43% del complejo de

paramos más grande del mundo, el complejo de Cruz Verde – Sumapaz, el cual según

datos del Instituto Alexander von Humboldt (2012), tiene una extensión total de 333.420

Ha, de las cuales solo 142.112 Ha se encuentran protegidas bajo la figura de Parque

Nacional Natural Sumapaz. Una de las principales funciones de los ecosistemas que

protege el Parque es la regulación hídrica de las cuencas altas de los ríos Tunjuelo,

Sumapaz, Blanco, Ariari, Guape, Duda y Cabrera como oferentes de servicios

ecosistémicos para el Distrito Capital y los departamentos del Meta, Huila y

Cundinamarca. [8]

Posteriormente se consultó toda la información pertinente para la elaboración del

proyecto para ello fue necesario obtener tanto información primaria como secundaria una

de ellas es los insumos de imágenes satelitales LANDSAT. Estas fueron tomadas del portal

del USGS las cuales son proporcionadas de manera gratuita; seguido de esto se

procesaron las imágenes para bajar la nubosidad y distorsión.

http://tools.wmflabs.org/geohack/geohack.php?language=es&pagename=P%C3%A1ramo_de_Sumapaz&params=4.41667_N_-74.1_E_type:mountain



23

8.2 PROCESO DE SELECCIÓN DE IMÁGENES

“La clasificación de imágenes de satélite permite delimitar áreas y coberturas para hacer

una interpretación, basándose en la manipulación numérica de las imágenes, se pueden

interpretar y clasificar los números digitales que representa cada píxel y convertirlos a un

lenguaje que pueda manipular y trabajar en diferentes realces, con este método lograr un

mapeo diferente.” [34]

Para el proceso de la selección de imágenes se tuvo en cuenta:

1. La nubosidad de cada una para una óptima visualización del área objeto de

estudio esto para que no interfiera dicha nubosidad en las demás coberturas a

estudiar.

2. La fecha de toma de cada una es importante dar con una fecha de estudio en la

que se considere que es la época de verano. En dicha época encontraremos el

mínimo de nubosidad posible dándonos una búsqueda de imágenes mucho más

acertada.

3. Disponibilidad de las imágenes en formato TIFF, es decir que posean los

metadatos correspondientes esto es importante para la elaboración del

procedimiento.

4. Es de vital importancia que cada imagen tenga como mínimo las 5 bandas

espectrales (Azul, rojo, verde y dos de infrarrojo).

8.2.1 COMPONENTES DE LAS IMÁGENES

5. ID. Identificador único para cada insumo de acuerdo con el metadato.

6. Path/Row. Está compuesto por dos números, Filas Y Columnas que indican la

ubicación de la imagen satelital.

7. Fecha de captura.

8. Sensor. Identificación del sensor usado para generar la imagen.

9. Datum, proyección. Sistema de referencia para las imágenes.

10. Formato de Almacenamiento.

8.3 PROCESAMIENTO DE LAS IMÁGENES

“Son técnicas orientadas a la manipulación, análisis cualitativo y cuantitativo de imágenes

digitales, su corrección, transformación y clasificación temática con el fin de generar nueva

información sobre áreas.” [34]



24

Estas técnicas son parte fundamental para la realización del proyecto y el proceso para

obtener un análisis óptimo, el primer paso fue el mejoramiento de las imágenes, para esto

se realizaron correcciones sobre las mismas.

8.4 RECORTE DE LAS IMÁGENES

El recorte de la imagen se realizó en el software ENVI, para delimitar el área de estudio

final, recortando la escena de acuerdo con un Shapefile de páramos encontrado en la

página web del Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt.

8.5 MEJORAMIENTO DE CONTRASTE

Para las imágenes y su corrección a partir de la manipulación de los diferentes algoritmos

del software se logra obtener un mejoramiento, mejor respuesta y disminución de la

saturación.

8.5.1 GAPS:

La mayor parte de las imágenes se descargan con franjas sin información en la escena.

Para ello se utilizó el software llamado ENVI, con este se completó la escena haciendo de

esta una imagen adecuada para una correcta clasificación.

8.6 PROCESO DE INTERPRETACIÓN

La interpretación de las imágenes se da mediante una digitalización de pantalla llamada

“testeo” en la cual se separan las coberturas.

8.7 CLASIFICACIÓN SUPERVISADA Y NO SUPERVISADA

Para el desarrollo del proyecto se requirieron los software Envi 5.3 y ArcGIS 10.3, dado

que en la revisión del estado del arte se encontraron como los más idóneos para todo el

procesamiento de imágenes y obtención de resultados.

“La clasificación supervisada y no supervisada permite explorar diferentes tipos de

atributos o clases por medio del análisis estadístico multivariado, este proceso identifica

los valores de cada píxel de una o varias bandas de una imagen ráster, crea y evalúa las

clases o clúster (firmas), finalmente reclasifica de acuerdo con las probabilidades de cada

clase. Este procedimiento es muy práctico para crear de forma automática un mapa de uso

del suelo o de cobertura vegetal.” [35]



25

Este procedimiento se utilizó para clasificar y discriminar los usos del suelo, darles una

correcta interpretación a sus coberturas con el fin de saber cuándo ha disminuido cada

una y lograr cuantificar su área.

8.8 ANÁLISIS MULTITEMPORAL

Esta técnica es un proceso metodológico la cual consiste en recolectar datos de tipo

numérico y geográfico para cuantificar de manera veraz el cambio de coberturas de un

área objeto de estudio, a partir de la comparación de dos o más imágenes esto brinda

información de manera verídica y confiable para de esta manera determinar el problema

dimensionarlo y si es posible darle una solución a la problemática.



26

9. DESARROLLO DE LA PROPUESTA

El satélite Landsat, recolecta imágenes de toda la Tierra cada 16 días. Los datos recogidos

por los instrumentos a bordo del satélite están disponibles para descargar de forma

gratuita en Glovis, EarthExplorer, o a través del Visor LandsatLook dentro de las 24 horas

de la recepción, se puede realizar la solicitud de adquisición por medio de las páginas del

del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS, por sus siglas en inglés).

Para el proyecto se descargaron las imagenes

del portal EARTH EXPLORER el cual es el

portal de imagenes gratuitas de landsat.

Eligiendo como criterio de busqueda el

páramo del sumapaz, zona donde

realizaremos el analisis multitemporal para

obtener las diferentes coberturas. Se

eligieron imágenes con algunos criterios

como: baja nubosidad,fecha de captura y

calidad, como resultado de la busqueda se

llego a obtener las fotografias de los años:

Ilustración 2: Imagen Landsat 7 TM, 2005

Fuente: Earth Explorer, elaboración propia.



2005: 16 de enero 2009: 24 de Septiembre

2002: 21 de septiembre

Ilustración 1 Imagen Landsat 7 TM, 2005 fuente: Earth Explorer, elaboración propia



27





2013: 27 de Marzo 2017: 19 de Diciembre

Como la imagen es una escena completa y solo nos interesa

nuestra zona de estudio, procedemos a recortar la imagen.

Esto para que sea mucho mas facil trabajar y se evite saturar de

coberturas para una buena separabilidad de los datos y un

procesamiento mas veloz del software en el ordenador.

Para recortar la imagen de forma precisa, se realizo el recorte a

partir de un shapefile de páramos encontrado en la pagina

web del instituto Alexander Von Humboldt.

En este shape file se encontraban todos los paramos

nacionales, pero se analiso unicamente conforme al requerido.

Teniendo el poligono requerido, se hace uso del comando

"Recorte", este me pide el polígono de corte,

así. Posteriormente el software requiere informacion, como:

La ruta de destino

Formato de imagen

Transparencia en los sobrantes cortados

Tamaño de pixel de salida.

Se guarda el destino del recorte, se sobrepone sobre la imagen y se obtiene el recorte del

páramo sobre la imagen, para solo trabajar sobre esta área.

Posteriormente se aplico un filtro llamado LandSat Gapfill, para completar las imagenes,

ya que muchas de estas decargadas del portal Earth Explorer tienen vacios de

informacion, franjas que no permiten apreciar de forma completa la imagen.

Ilustración 6 : Imagen Recortada, Paramo del Sumapaz

fuente elaboracion propia



28

En el software ENVI existe la herramienta llamada Gapfill

permite hacer un mejoramiento de la imagen y asi obtener una

escena completa para continuar con el desarrollo del proyecto.

Clasificación no supervisada

Los métodos de clasificación no supervisada no requieren del

operador la definición explícita de las clases. No es necesario

ningún conocimiento a priori, ya que es el propio algoritmo

quien las define de acuerdo con los datos. Para llevar esto a

cabo es necesario suministrar algunos valores tales como el

número de clases que se desea crear, los tamaños mínimos y

máximos de cada una, o ciertas tolerancias para la distinción

entre clases. Estos parámetros «guían» al algoritmo en la

definición de clases, que se produce en estos métodos de

forma simultánea a la asignación de los elementos a una u otra

de dichas clases.

En general, se trata de procedimientos iterativos en los que una clasificación inicial va

convergiendo hacia una final en la cual se cumplen las características buscadas de

homogeneidad, número de clases, etc.

Por su propia naturaleza, estos métodos no generan clases de las cuales se conoce su

significado, y será necesario estudiarlas después para saber qué representa cada una de

ellas. Si en un método de clasificación supervisada definimos zonas de entrenamiento con

distintas clases de suelo, el resultado será una capa con clases de suelo. Si diferenciamos

según otro criterio, será ese criterio el que quede reflejado en la capa resultante. En el

caso de la clasificación no supervisada, no existe tal criterio, ya que simplemente se

aplican meras operaciones estadísticas con los datos, pero no se trabaja con el significado

de estos. Al utilizar una zona de entrenamiento sí estamos empleando este significado, ya

que le estamos diciendo al algoritmo que los valores de dicha zona representan una clase

dada, esto es, que «significan» dicha clase. [37]

Verificación de Niveles Digitales de vegetación

El índice diferencial de vegetación normalizado (NDVI) es un índice normalizado que le permite generar una imagen que muestra el verdor (la biomasa relativa). Este índice aprovecha el contraste de las características de dos bandas de un data set ráster multiespectral: las absorciones de pigmento de clorofila en la banda roja y la alta reflectividad de los materiales de las plantas en la banda cercana al infrarrojo (NIR). [37]

Ilustración 7: Imagen Procesada, Paramo del Sumapaz

Fuente: elaboración propia



29

Puede ser definido como un parámetro calculado a partir de los valores de la reflectancia a distintas longitudes de onda, y es particularmente sensible a la cubierta vegetal (Gilabert et al, 1997). Estos índices no miden directamente productividad ni disponibilidad forrajera, pero tienen una estrecha relación con estas variables, lo que permite utilizarlos para análisis regionales. Es decir, que los cambios del índice de vegetación permiten decir si un determinado mes o año es mejor o peor respecto al valor histórico. [38]

Rois o semilleo

Para diferenciar coberturas en la imagen es necesario utilizar la herramienta de semilleo esto para orientar a el software en la separabilidad de coberturas, con ello el programa estara en la certeza de que es cada cosa sobre la imagen, previamente recortada.

Para crear la clasificacion se realizaron los siguientes

pasos:

Crear una nube de puntos de

entrenamiento utilizando la barra de

herramientas Clasificación (Classification

toolbar).

Utiliza una de las herramientas de clasificación disponibles (Train ISO Cluster

Classifier, Train Maximum Likelihood Classifier, Train Random Trees Classifier, Train

Support Vector Machine Classifier).

A continuación utiliza la herramienta Accuracy Assessment Points tool para extraer

puntos aleatorios para validar el resultado.

Construye la matriz de confusión con Compute Confusion Matrix tool.

Compara los resultados de los distintos métodos mediante el valor del índice

Kappa.

Ilustración 8: Imagen, Niveles Digitales de Vegetación- NDVI


Ilustración 9: Imagen, zonas de entrenamiento




30

Clasificación supervisada

La clasificación supervisada es una forma de clasificación que

requiere por parte del operador la definición explicita de las

clases a definir. En la terminología empleada para las

imágenes, podemos decir que el operador debe introducir la

firma espectral característica de las clases, expresada esta

como los valores más habituales que aparecen para dicha

clase. El proceso de clasificación asigna a un punto aquella

clase cuyo conjunto de valores «típicos» de las variables

estudiadas (los que vienen definidos por esa firma espectral

característica) son más similares a los presentes en dicho

punto.

Se puede definir esta clasificación como un proceso en que

pixeles de identidad conocida, ubicados dentro de las áreas de entrenamiento, se utilizan

para clasificar pixeles de identidad desconocida. La clasificación supervisada involucra las

siguientes etapas:

Etapa de entrenamiento.

Selección del algoritmo de clasificación adecuado y clasificación.

Operaciones de post clasificación.

En la etapa de entrenamiento el analista selecciona áreas de identidad conocida de la cubierta terrestre de interés (cultivos, forestaciones, suelos, etc.) delineándolas sobre la imagen digital bajo formas de rectángulos o polígonos cuyos datos numéricos quedan archivados en la computadora como regiones de interés constituyendo los “datos de entrenamiento”. Para realizar la selección el analista debe tener un conocimiento previo del área de estudio, sea por reconocimientos de camposea por consulta de mapas, fotografías aéreas, etc. [18]

Se realizó la clasificación supervisada por el método de máxima verosimilitud, dicho algoritmo se basa en dos principios:

Las celdas en cada muestra de clases del espacio multidimensional que se distribuyen normalmente

El teorema de Bayes de toma de decisiones

La herramienta tiene en cuenta las varianzas y covarianzas de las firmas de clases cuando

asigna cada celda a una de las clases representadas en el archivo de firma. Si se asume que la

distribución de una muestra de clases es normal, una clase puede estar caracterizada por el

vector del valor medio y la matriz de covarianza. Dadas estas dos características para cada valor

Ilustración 10: Imagen Resultado de Clasificación supervisada




31

de celda, se calcula la probabilidad estadística para cada clase a fin de determinar la

pertenencia de las celdas a la clase. Cuando se especifica la opción Ponderación de la

probabilidad a priori EQUAL, cada celda se asigna a la clase a la que tiene mayor probabilidad

de pertenecer. [37]

Para verificar la calidad del procedimiento se evalúa la matriz de confusión en la cual se

puede observar la calidad de la clasificación mediante la índice kappa, el cual representa

el resultado de cruzar el entrenamiento, con la muestra de verificación, este valor varía de

0 a 100 %, donde 100% es el valor máximo, que indica la confiabilidad de los datos.

Para este proyecto el resultado del coeficiente Kappa fue del 97%, muy alto, indicando los

datos obtenidos son muy fiables.

La clasificación supervisada de forma puntual permite clasificar el ráster por medio de

cada píxel, es necesario tener conocimiento previo de las clases del área de estudio (uso

actual del suelo). Se debe marcar puntos y asignar un valor numérico para cada clase. [35]

Se discriminaron los polígonos de acuerdo con los resultados obtenidos a partir de la

clasificación supervisada.

Una vez procesadas las imágenes se procedió con la conversión de formato Raster a

Vector, para poder manejar el software ArcGIS, ya que este posee herramientas fáciles de

manejar y de alta precisión, es allí donde se van a realizar los cálculos de áreas por

coberturas, para finalmente obtener estadísticas. De esta manera realizar la comparación

y el análisis multitemporal del páramo del Sumapaz, sobre su cobertura vegetal.



10. RESULTADOS IMAGEN AÑO 2002

Ilustración 11 Salida grafica de resultados año 2002 fuente: Elaboración propia



33

IMAGEN AÑO 2005




34

IMAGEN AÑO 2009




IMAGEN AÑO 2013

Ilustración 14 Salida grafica de Resultados año 2013 fuente: Elaboración propia



36

IMAGEN AÑO 2017

Ilustración 15 Salida grafica de Resultados año 2017 fuente: Elaboración propia



GRAFICAS

Ilustración 16 Grafica de Resultados año 2002 fuente: Elaboración propia




38





39


Para la interpretación de las imágenes se tuvo en cuenta el tono, textura, patrones de drenaje

formas y asociaciones, una vez hecho toda la metodología de procesamiento de imágenes se

procede a analizar todas las coberturas resultantes y la cuantificación de ellas de forma

porcentual, esto para saber cuánto aumento o deforesto cada cobertura con el pasar del tiempo.

La salida grafica se realizó con ayuda del software ARCGIS, cuantificando cada cobertura por su

área total

En las anteriores gráficas se evidencia la variación en áreas de las diferentes coberturas, a través

de los años 2002 al 2017. En los años 2002 al 2005 se incrementaron los territorios agrícolas y la

zona boscosa, asimismo se presentó deforestación en la cobertura vegetal y disminución en los

cuerpos de agua.

En los años 2005 al 2009 se aumentaron los cultivos, el pastoreo de los semovientes y la tala de

los bosques lo que produjo la deforestación del páramo perdiendo el 90% de su cobertura vegetal

y sus superficies de agua.

En los años 2009 al 2013 se implementa un plan local ambiental, mediante el cual se pretende

reforestar el páramo, recuperar las fuentes hídricas y generar consciencia ambiental. Este

proyecto logra aumentar y reforestar las zonas donde ya no existía cobertura vegetal, sin embargo

de forma proporcional aumenta los cultivos.

Y por último en los años 2013 a 2017 se vuelve a deforestar el páramo, alcanzando una pérdida de

la cobertura vegetal, los bosques y las fuentes hídricas del 70% en sus extensiones de área;

respecto al año 2002.



40

11. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Trabajar con información Idónea, facilita y da fiabilidad a un proyecto específico que se

quiera realizar, de allí la importancia de documentarse, realizar un análisis y revisar la

bibliografía existente sobre de la temática a requerida, ya que estos proyectos sustentan y

generan articulación entre los procesos que deben llevarse a cabo para la obtención de

resultados.

Realizando un análisis de resultados se puede concluir que para el año 2002 el páramo del

Sumapaz contaba inicialmente con 266321 hectáreas de cobertura vegetal y que para el

año 2017 contaba únicamente con 314 hectáreas de esta. Así mismo se concluye que los

cultivos en el año 2002 tenían un área de 20379 y para el año 2017 presentaban un área

de 23 hectáreas es decir aproximadamente un 95% menos.

De la revisión bibliográfica encontró que las principales causas de deforestación y pérdida

de cobertura vegetal en el páramo del Sumapaz se generan debido, principalmente a

cinco individuos como son: uniformados, campesinos, explotadores ilegales de madera,

visitantes “ecologistas” y agentes políticos. Cada agente mencionado anteriormente

desempeña un papel erróneo en los cuidados y manejos ambientales sobre el páramo del

Sumapaz, desde el daño directo, hasta la toma de decisiones inadecuadas que generan

consecuencias perjudiciales sobre esta zona de reserva.

Aunque gran parte del proyecto es realizado haciendo uso de software es, es muy

importante resaltar la labor del intérprete para el manejo de este, ya que dichas

herramientas tecnológicas brindan apoyo, reducción de tiempos y procesos. Pero a su vez

necesitan una correcta interpretación de imágenes, aplicación de técnicas y pericia del

desarrollador para identificar objetos con los que no ha tenido contacto directo, es decir

obtener información de forma remota, por medio de imágenes lo cual es el principal

objetivo de la percepción remota.

En análisis grafico podemos corroborar lo visto en las salidas graficas siendo la cobertura de

vegetación la más grande superando en aproximadamente 20% a la cobertura de bosques y siendo

relevante la cobertura de territorios agrícolas en la extensión total del páramo.

La salida grafica se realizó con ayuda del software ARCGIS, cuantificando cada cobertura por su

área total. En esta salida grafica correspondiente al año 2002 que es la primera imagen que

analizar por lo cual es con la que se compara la disminución o aumento de coberturas con las

posteriores imágenes con las que se pretende llegar a la conclusión del problema. En la

interpretación de la imagen podemos analizar que la cobertura que predomina es la vegetación la

cual supera por poco a la de Bosques en tamaño, los territorios agrícolas que son en este caso

cultivos que se han asentado en el páramo ocupan un espacio pequeño, y los cuerpos de agua son



41

mínimos a comparación de las demás coberturas, pero esto no quiere decir que sean pocos pues

la extensión del páramo es bastante grande.



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