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defensa andres

defensa andres
by

Michell Rostrán

on 22 January 2013

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Transcript of defensa andres

Delimitación geográfica:

Parque Nacional Marino Ballena
localizado en el litoral del Pacífico Sur de Costa Rica.
Área de Conservación Osa
comprendiendo desde la desembocadura del río Morete hasta Punta Piñuela

UNIVERSIDAD DE COSTA RICA
SISTEMA DE ESTUDIOS DE POSGRADO
 ESCUELA DE CIENCIAS GEOGRÁFICAS
PROGRAMA MAESTRÍA PROFESIONAL EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICAS Y TELEDETECCIÓN

SISTEMATIZACIÓN BATIMÉTRICA REALIZADA CON ECOSONDA EMPLEANDO UN SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA DE CÓDIGO ABIERTO EN BAHIA BALLENA, PACIFICO SUR DE COSTA RICA
SUSTENTANTE: LUIS ANDRÉS CAMPOS PÉREZ 
Carné: A51177 Objetivos de la investigación Objetivo General:

Optimizar los productos generados del levamiento batimétrico a través de una sistematización de los datos empleando software de código abierto. Objetivos específicos:

Organizar, de manera eficiente, los datos obtenidos en el levantamiento de campo donde se permitan las consultas y almacenamiento de la información por medio de software de código abierto con facilidades espaciales.

Generar el modelo de elevación digital, las curvas batimétricas y perfiles longitudinales a partir de la técnica de batimetría con ecosonda, apoyado en un SIG en el área de Punta Uvita, en la zona de Bahía Ballena. Objetivos específicos:

Comprobar la versatilidad de la técnica de batimetría sistematizada en un SIG de código abierto contra técnicas de levantamiento con ecosonda que no emplearon estos recursos.

Establecer la inversión de tiempo y recursos necesarios para el levantamiento batimétrico y el tratamiento de la información con las tecnologías SIG y el ecosonda. Justificación:

Punta Uvita, de Bahía Ballena, ubicada en el Pacífico Sur de Costa Rica es lugar de asentamiento para las ballenas en su periodo de alumbramiento y lactancia. Asimismo, esta zona se ha visto envuelta en temas polémicos con respecto a su estructura física (topográfica y geológica), como lo sucedido en marzo del 2011 donde surgieron alertas de una posible desaparición del Tómbolo de Punta Uvita. Según Alfonso Quesada (2011) menciona:

“(...) a mediados de marzo del 2011, los vecinos alertaron a las autoridades de que gran parte de esta formación estaba sumergida. Luego de diez días de observación en que los oceanógrafos Guillermo Quirós y Omar Lizano, de la Universidad de Costa Rica, monitorearon el mar en Bahía Ballena, se comprobó que el Tómbolo de Punta Uvita volvió a su normalidad y se muestra en toda su intensidad” (p.1). Antecedentes: “Batimetría, salinidad, temperatura y oxígeno disuelto en aguas del Parque Nacional Marino Ballena, Pacífico, Costa Rica”, investigación realizada por Jose Alvarado, Jose Francisco Aguilar y su equipo de trabajo.

Esta investigación, realizada por Alvarado y Aguilar (2009), detalla la situación de la batimetría y la dinámica de las masas de agua en una determinada región: la del Parque Nacional Marino Ballena.

Alvarado y Aguilar (2009) trabajaron con dos fuentes: la carta náutica No. 21560, y a otra fuente de información proviene del Mapa de Parques Nacionales de Costa Rica (Magallón et al. 1994),

La obtención de la información batimétrica, según Alvarado (2009), consistió en la realización de cinco giras de tres días en el Parque Nacional Marino Ballena, durante los meses de agosto y diciembre del 2003 y enero, marzo y setiembre del 2004. Se realizaron transectos en forma de rejilla (desde una embarcación con motor fuera de borda) a lo largo de toda el área marina del Parque Nacional Marino Ballena, acercándose lo más posible a la costa y alejándose hasta que la profundidad fuera más de 40 metros. En este sentido, es vital gestionar nuevo conocimiento para promover el uso responsable de los ecosistemas marino-costeros, los datos generados en este estudio son de utilidad para fundaciones con fines conservacionistas. Como caso particular, la Fundación KETO ha vislumbrado la importancia que puede significar el conocimiento de la topografía submarina para entender el comportamiento de las ballenas jorobadas y varias especies de delfines.


La expedición que hizo el Centro Hidrográfico de la Agencia de Mapeo y Defensa de los Estados Unidos denominada “Anchorages on the west coast of Nicaragua and Costa Rica” en enero de 1948. Los resultados de este sondeo constan en una carta náutica oficializada por el Instituto Geográfico Nacional (IGN). Limitaciones de la investigación
En un principio, se planteó como idea original, la comparación de métodos batimétricos entre el ecosonda contra una batimetría obtenida a partir de una imagen satelital WorldView 2 donada por las empresas GeoSolutions Consulting Inc y Digital Globe Inc., pero se presentaron las siguientes particularidades que imposibilitaron la extracción de una batimetría:

El agua aparece muy turbia en la imagen debido a la deposición de gran cantidad de sedimentos por parte de ríos y quebradas que desembocan en la playa. Estos materiales disueltos ocasionan que sea difícil que la luz penetre hasta el lecho más firme o sólido, lo cual complica la fijación del fondo submarino.

La región es sumamente húmeda lo cual perjudica en sobremanera al existir intrusión atmosférica.

El momento de toma coincidió con el mar picado lo cual causó que el oleaje inmerso distorsionara significativamente la superficie acuática.

La inclinación ocasionada por el ángulo de toma fue perjudicial al tomar principalmente solo una cara de las hondonadas ribereñas causadas por el oleaje presente. Marco teórico: Batimetría

Entendida para esta investigación como: “La determinación de la profundidad y morfología del fondo oceánico”

La tecnología del SONAR está basada en las ondas sónicas.

El transductor se encarga de convertir la energía eléctrica en acústica y viceversa.

Los transductores para determinar la profundidad siguen siendo utilizados actualmente y asisten en múltiples propósitos, tales como: navegación, exploración de objetos, búsqueda de bancos de peces, determinación de la profundidad, entre otros.

La sonda emitida por el transductor viaja hasta el fondo, produciendo un eco que regresa al sensor, el cual mide el tiempo de respuesta.
El ecosonda se considera dentro de los métodos con sonar. Es un instrumento usado para medir la distancia existente entre la superficie del agua y el fondo marino.
Tal sistema consta de una pantalla la cual se instala en el puente de mando y además está compuesto por los siguientes componentes: registrador, transmisor, receptor y transductor. Estrategia metodológica: Instrumentos:

Ecosonda, de la Escuela de Geografía de la Universidad de Costa Rica.
Bote turístico de Yubarta Tours

Recolección de los datos:

Se realizó una navegación marina con la ecosonda instalada para tomar los datos de profundidades de puntos geo-referenciados con coordenadas planimétricas deducidas con SPG.

Se exploró el fondo marino de acuerdo a los perfiles desplegados por el ecosonda. Con esto, se determinaron las zonas con fuertes cambios de pendientes e irregularidades marcadas, y se procedió a rescatar la mayor cantidad de puntos de acuerdo a la variabilidad del terreno. Participantes y su selección: Fundación KETO, organización no gubernamental sin fines de lucro en defensa y estudio de las ballenas. Estrategia metodológica

El ecosonda se instaló manualmente en un bote turístico alquilado, con las siguientes dimensiones y características: Nota: Por razones de planificación, se escogieron días en que las mareas estuvieron elevadas para facilitar al barco la penetración en tramos donde en condiciones de bajamar se hubiera dificultado. De la misma manera, se recomienda realizar la batimetría durante, o lo más cercano posible, a la hora en que la marea sube. Sistema sonar Este sistema permitió captar:
zonas llanas con pendientes constantesy escasas irregularidades. PROCEDIMIENTO PARA LA CORRECCIÓN DE LOS DATOS:

Los datos tabulados para todos los puntos fueron enumerados en una hoja de cálculo.

La tabla resultante consistió en 4 columnas finales: latitud, longitud, profundidad y un identificador numeral del punto.
Para corregir los datos de profundidad se procedió a utilizar la tabla de mareas brindada por el Dr. Omar Lizano del CIMAR Para corregir los datos de profundidad se procedió a utilizar la tabla de mareas brindada por el Dr. Omar Lizano del CIMAR, esta tabla provee el dato en centímetros del crecimiento de la marea sobre el nivel de sicigia, así como el tiempo cada minuto y la fecha respectiva. El siguiente gráfico muestra los cambios de la marea para los días en cuestión. En el eje x se muestra la variable tiempo a cada minuto, iniciando desde la hora cero con cero minutos del día 21 de agosto del 2012 hasta la hora 24, minuto 59 del día 23 de agosto del 2012. En el eje Y se muestra la altura en centímetros sobre el nivel de sicigia. Si se toman en cuenta segmentos de cambio más pequeños y sólo considerando un sentido de la pendiente, en correspondencia física a solo emitir una función para el aumento y otra para el descenso de la marea, se podría aproximar a una función lineal. Generación del modelo digital de elevación SIG's utilizados

Según su página oficial en la red, www.qgis.org, consultada el 20 de octubre de 2012, Quantum GIS es un SIG de código abierto para plataformas GNU/Linux, Unix, Mac OS y Microsoft Windows. Es un proyecto de la Fundación Open Source Geospatial Foundation (OSGeo) y salió a la luz en el 2008. Permite manejar formatos ráster y vectoriales a través de las bibliotecas Geospatial Data Abstraction Library (GDAL) y OGR, así como bases de datos. Además, es licenciado bajo la Licencia General Pública de GNU (GLP).
Análisis de la información recolectada Procedimiento para la corrección de los datos:

En primera instancia se constató que los datos suministrados por el equipo son servidos en un formato de imagen *.png. La dificultad que esto implica al no generar automáticamente un archivo espacial se traslada en la necesidad de digitar dicha información tabulando en columnas cada atributo necesario, para definir el punto en las tres dimensiones latitud, longitud y profundidad. Este es un ejemplo de la imagen respecto a cada punto:
  El método de interpolación empleado fue el kriging ordinario ya que tiene gran capacidad para resolver sectores relativamente pequeños o áreas bien localizadas y definidas.

La consecuencia de la utilización de los métodos de interpolación resulta en un modelo de datos ráster, que es una matriz de celdas ordenada, representada con filas y columnas.

Desde la imagen satelital de alta resolución del sensor WorldView 2, conjuntamente con toma de puntos SPG georeferenciados tomados en el campo, se puede extraer la línea costera. Imagen Satelital WorldView 2 Los puntos georeferenciados obtenidos finalmente en la plantilla WGS84 deben ser proyectados al sistema de coordenadas planas CRTM05 (sistema oficializado para Costa Rica, que es una proyección transversal de Mercator, con meridiano central 84 grados oeste y falso este de 500000).
El paso anterior es necesario para que los algoritmos del software empleado no creen conflictos por sobre-cálculos debido a datos que se encuentren en un sistema geográfico sexagesimal. Resultados En total se tomaron datos para 2300 puntos a lo largo de diferentes sectores del Parque Nacional Marino Ballena.

Estos puntos están distribuidos en 3 zonas de interés principales.

La zona de mayor interés topográfico y a la que se dio énfasis en el estudio batimétrico comparativo es la ubicada en los alrededores del Tómbolo de Punta Uvita, conocido como “La Cola de la Ballena”.

Las otras dos zonas de exploración son los alrededores del sector conocido como Bajo Negro-Roca Viuda, y el cinturón de Isla Ballena y las Tres Marías. Contexto de los resultados
Por medio de la tecnología de recolección de datos constante y en tiempo real con SPG incorporado a través del ecosonda es relativamente sencillo la captura de datos puntuales mientras el bote sigue su desplazamiento. Al analizar visualmente las características topográficas por medio de la distribución de los puntos medidos, se puede afirmar lo siguiente:

El Tómbolo define el margen noroeste de la Bahía.
Deduciendo las condiciones del terreno al aprovechar los datos obtenidos en el sector sureste del Parque (Isla Ballena y Tres Marías) se puede notar la existencia de cerrillos submarinos. Esta fila de estructuras rocosas se extiende desde el extremo del brazo de la formación de peñascos de la Cola de La Ballena hacia el sur, por debajo de la superficie del mar, y llega hasta las rocas contiguas a la Isla Ballena. Según se nota en la distribución de los puntos y por medio de perfiles longitudinales existe una zona de hondonada hacia el interior del área abarcada, formando un valle hacia el centro de la ensenada.
Con las labores de corrección finiquitadas, se obtuvo una matriz de puntos corregidos. Esta tabla consta de un enlistamiento de cada punto con sus coordenadas en latitud y longitud asociadas, así como su valor respectivo de profundidad y un identificador único que lo determina. En general, se organizaron los datos puntuales de acuerdo a su concentración espacial acorde a las tres zonas exploradas. La visión general constituyó una figura triangular que comprende los extremos del Parque, y que fueron escogidas precisamente porque conforman las zonas de mayores visitas por los cetáceos migratorios. Generación del modelo batimétrico La estructura matricial anterior se trasladó a un archivo espacial vectorial. Después, se usó para generar un MDE .
En todos los casos en los que se generaron MDE’s se utilizó el sistema oficializado para Costa Rica, el CRTM05.
La construcción del MDE matricial a partir de la información anterior fue básicamente un problema de interpolación. Tómbolo de Punta Uvita,
MDE clasificado a 20 categorías Tómbolo de Punta Uvita, Centro Hidrográfico de la Agencia de Mapeo y Defensa de los EEUU, MDE clasificado a 20 categorías Nota:
Los mapas ráster derivados fueron generados a través del cómputo con la calculadora ráster del Quantum GIS dando como resultado una imagen que puede ser categorizada mostrando las discrepancias de los modelos comparados en su máxima expresión. Discrepancias absolutas entre la batimetría realizada en la gira de esta investigación con el ecosonda Humminbird 998C SI COMBO SAR y la elaborada en la gira de Jose Alvarado con la Scuba Pro manual y SPG Garmin Etrex. Para generar las imágenes ráster que presentan valores comparativos de diferencias de elevación entre los modelos (distintas batimetrías realizadas en distintas épocas y tecnologías) se recurrió a establecer en la calculadora la siguiente fórmula: Discrepancias absolutas entre la batimetría realizada en la gira de esta investigación con el ecosonda Humminbird 998C SI COMBO SAR y la elaborada en la gira Anchorages on the west coast of Nicaragua and Costa Rica, por el Centro Hidrográfico de la Agencia de Mapeo y Defensa de los EEUU. Discrepancias absolutas entre el modelo obtenido con los datos de la gira de Jose Alvarado con la Scuba Pro manual y SPG Garmin Etrex contra el modelo obtenido con los datos de la gira Anchorages on the west coast of Nicaragua and Costa Rica, por el Centro Hidrográfico de la Agencia de Mapeo y Defensa de los EEUU. Tómbolo de Punta Uvita, Jose Alvarado, MDE clasificado a 20 categorías PERFILES LONGITUDINALES:

Empleando el complemento “ProfileFromLine”, del repositorio “QGIS Contributed Repository” del Quantum GIS” se obtuvo una serie de perfiles longitudinales que describen la hondonada hacia el interior del área abarcada. Este centro de la bahía, se puede distinguir como un valle hacia el centro de la ensenada. Diferencia de elevación entre curvas, intervalo: 5 metros Curvas de nivel Conclusiones En cuanto a la confrontación con mapas batimétricos para la misma zona de Bahía Ballena, las discrepancias resultantes pueden deberse a las diferencias de tecnologías usadas, a la densidad de los puntos recolectados, al método de interpolación, entre muchos otros factores. La comparación entre las técnicas batimétricas señaladas podría verse afectada por la variación de las profundidades por fenómenos de corrientes, arrastres y sedimentos o actividad geológica de corto plazo.
La entrega de los datos batimétricos a la fundación KETO, será un importante insumo para determinar junto con otras variables biológicas las explicaciones pertinentes a la razón por la que las ballenas prefieren situarse en la hondonada interna de la bahía. El MDE generado proveerá un campo espacializado con referencia geográfica que permitirá sobreponer en él los avistamientos de ballenas que son registrados con coordenadas SPG tomadas por los biólogos de la Fundación. La sobreposición constante de los reconocimientos georeferenciados de cetáceos sobre el mapa podrá llevar al análisis de patrones o recorridos particulares de estos animales. Recomendaciones
Se insta a las instituciones y personas, relacionadas a la materia, al apoyo incondicional a las iniciativas de apertura del software y a la inversión e investigación en el desarrollo de aplicaciones espaciales con propósitos de desarrollo humano integral.

Al escoger el método batimétrico debe constatarse de que los insumos principales sean efectivos.

En cuanto a la batimetría con ecosonda, es el método más conocido y se enfatiza siempre en capturar los datos en condiciones de tiempo favorables, esto es, en cuanto a oleajes y mareas. Preferiblemente hay que hacer la batimetría en las horas cercanas a la marea alta.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN! SIG's utilizados
Por otro lado, el ILWIS 3.7 Academic (2001), desarrollado por el Instituto Internacional de Estudios Aerospaciales y Ciencias de la Tierra (ITC) ubicado en Enschede en los Países Bajos, facilita la presentación, el estudio, ingreso y manejo de datos geográficos. En la actualidad, sus áreas de aplicación se muestran bastante extensas, desde proyectos de planificación urbana, de desarrollo regional, investigaciones sobre contaminación, riesgos de amenazas naturales, hasta estudios de planificación minera.
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