dr. rainer ressl

5/16/2018 Dr. Rainer Ressl - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/dr-rainer-ressl 1/54

Monitoreo de ecosistemas costeroscon percepción remota - ejemplo de los manglares y arrecifes

Dirección de Geomática

Comisión Nacional para el Conocimientoy Uso de la Biodiversidad, CONABIO

Dr. Rainer Ressl




1. Infraestructura existente para el monitoreo oceanico satelital

en tiempo real en la CONABIO (SATMO)

2. Inventario nacional de los manglares y programa de monitoreo3. Monitoreo de arrecifes



• Una Comisión Intersecretarial

• Creada por acuerdo presidencial en 1992 para:

promover y coordinar acciones orientadas al

conocimiento y uso sustentable de la riqueza

biológica de México

obtener, organizar, analizar y hacer accesiblela información sobre esta riqueza

ser una institución puente entre la

academia, el gobierno y la sociedad civil

Comisión Nacional para el Conocimiento

y Uso de la Biodiversidad



• Bases de datos de ejemplares*(columna vertebral)• De especies• Catálogos y archivos de autoridad

•

•

Imágenes de satélite• Cartografía electrónica• Datos de vegetación• Climas• Infraestructura, poblaciones, etc.

• Herramientasestadísticas, analíticas ypara extrapolación• Desarrollosbioinformáticos

• Redes de expertosnacionales e internacionales

SNIB



Título


Infraestructura existente para el monitoreo oceanico satelital en tiempo real en la CONABIO (SATMO)



Capacidades tecnológicas instaladas

Cooperación técnica entre Alemania (DLR) y México(Consorcio: CONACYT, CONABIO, INEGI, y ECOSUR)

Recepción de MODIS (Terra y Aqua),Landsat-5, ERS-2, ENVISAT e IRS-P6

Recepción de MODIS (Terra y Aqua) y AVHRR/NOAA

Antena en CONABIO, México D.F.

Antena en ECOSUR-Chetumal

Capacidades de percepción remota



Capacidades tecnológicas instaladas

Circulo de recepción de datos

Antena en CONABIO, México D.F. Antena en ECOSUR-Chetumal

Capacidades de percepción remota



Viewing the ocean products on Google Earth

Sea Surface Temperature (11µm) [°C]

Chlorophyll-a concentration [mg.m-3]

MODIS/Aqua received in CONABIONov. 10, 2008 19:56 GMT

RGB-True Color

Total Suspended Matter [mg/l]

PASOS DEL MODIS



SST - Temperatura Superficial del MarAnimación de los compuestos depromedios semanales del 2009(cada 8 días julianos)

Chlor_a – Concentración de Clorofila-a ,

Algoritmo OC3Animación de los compuestos depromedios semanales del 2009(cada 8 días julianos)

Compuestos promedios semanales (8 días) del MODIS/Aqua (1-km): L3m_8D_1km



ANIMATION: Composites 2002-2009. Mean Climatology MODIS/Aqua

Monthly

8 Days

Chlorophyll-a concentration Sea Surface Temperature

http://www.conabio.gob.mx/informacion/geo_espanol/modis/oceano.html

Sistema Satelital de Monitoreo Oceánico (SATMO)




http://slidepdf.com/reader/full/dr-rainer-ressl 11/54http://www.conabio.gob.mx/informacion/geo_espanol/modis/oceano.html

Monthly and 8-Days Anomaly2002-2009 MODIS/Aqua

Anomaly MODIS/Aqua = Mean Composites - Composites 2002-2009 Mean climatology

Sea Surface TemperatureMonthly Anomaly Animation

Chlorophyll-a concentrationMonthly Anomaly Animation

Sistema Satelital de Monitoreo Oceánico (SATMO)





Aplicación

Contaminación del mar: Mareas Rojas

Monitoreo de los florecimientos algales nocivos (FANs) en el Golfo de Méxicomediante imágenes satelitales MODIS de color del mar y observaciones in situ

MODIS-Aqua 500 m

RGB-439

10-Jul-2010 19:12 GMT

MODIS-Aqua 1 km

Fluorescencia CHL (FLH)

10-Jul-2010 19:12 GMT



Sitio de Mares Mexicanos (BIODIVERSIDAD MEXICANA-CONABIO)

http://www.biodiversidad.gob.mx/pais/mares



Título


Inventario nacional de los manglares y programa de monitoreo



Título

Geomatics Unit

CONABIOwww.conabio.gob.mx+52 (55) 50 04 50 20

Los manglares sirven de hábitat a un grannúmero organismos acuáticos como lospeces, crustáceos,concentran unadiversidad biológica importante, además juega un papel fundamental en la protección

del litoral y la prevención de inundaciones.

Los manglares protegen las

costas de la erosión y detormentas (especialmentedurante los huracanes). Susistema de raíces es muyeficiente para disipar laenergía de las olas.

Foto: CONABIO-SEMAR, J. Acosta.



Título

Manglar perturbado por el huracán Wilma y laconstrucción de infraestructura turística, QuintanaRoo, México, 2008.

Problema

A pesar de su importancia, laexpansión de las actividades humanasen zonas costeras ha causado dañosseveros sobre muchos humedalescosteros.

A nivel mundial, Valiela et al. (2001)estimaron una pérdida de 35% debosques de manglar en las últimasdos décadas, identificando la actividad

camaronícola como la principal fuentede transformación.



-Cambios de uso del suelo

Construcción de caminos y carreteras-Cambios en la hidrología


http://slidepdf.com/reader/full/dr-rainer-ressl 18/54Fotos: CONABIO-SEMAR, Joanna Acosta.

IntroducciónConstrucción de granjas camaronícolas

-Cambios en la hidrología

-Huracanes/construcción

Huracán Wilma y construción de infraestructuraturística. Quintana Roo, México, 2008.



Objetivo del proyecto

Desarrollar un programa de monitoreo sistematizado a largo plazo de esteecosistema, a través de indicadores ambientales, para determinar las condiciones dela vegetación y los principales agentes que provocan su transformación, esteproyecto involucra tanto técnicas de percepción remota así como trabajo in situ.

Primera etapa: Estimar la extensión y distribución de los manglares de México con técnicas dePercepción Remota y trabajo de campo.

Segunda etapa: Estimar tasa de cambio e identificar los principales agentes de transformación de losmanglares de México en un periodo de 30 años. Identificar procesos de fragmentación.Explorar parámetros biofísicos (LAI/Biomasa).

Tercera etapa: Identificar y caracterizar sitios prioritarios de manglar. Proponer parámetros e indicadoresque ayudarán a realizar un monitoreo de los manglares de México a largo plazo.



-Todos los parches de manglar en México.-Zona de amortiguamiento (buffer) alrededor de manglar (superficie aprox. 86,264km2)para análisis de cambio de cobertura y uso del suelo.

Área de estudio



Pacífico Norte: Baja California, Baja California Sur,Sonora, Sinaloa y Nayarit

SPOT IMAGE

Fotos: Joanna Acosta y José Díaz

Regionalización



Fotos: Joanna Acosta y María Teresa Rodríguez

Rhizophora mangle



Título

Materiales y método

Imágenes de satélite

134 imágenes multiespectrales SPOT-5 (10 m)Para todo el paísERMEXS-SEMAR 83% 2005-2006

1.Resolución temporal y espacial de las imágenes Resolución espacial de las imágenes (10 m).Temporalidad de las imágenes. Estacionalidad.

Recibidas aprox. 1000Georreferenciadas aprox. 230Utilizadas134

Pacífico Centro

• Estudios anteriores•

Vegetación y Uso del suelo (INEGI)• Inventario Nacional Forestal y bases dedatos (CONAFOR)

• Registros de CONABIO (SNIB)• Trabajo de campo de CONABIO y otras

instituciones



- Datos de la proyección del mapa Proyección: UTM (Universal Transversa de Mercator)Unidad de Medida: MetrosDatum: WGS84Elipsoide: WGS84Área mínima cartografiable: Una hectárea (10, 000 m2)Formato: vectorial

METODOLOGÍA

(primera etapa)

Pre-Procesamiento



Proceso de Georreferenciación de las imágenes SPOT a partir de ortofotos del INEGI

Pre-Procesamiento



Clasificación

Imágenes de satélite Clasificación



Título

Camara NIKON D300 (12 MP) con GPS Garmin GPSMAP76CSx siendo colocada sobre el pedal de un helicópterode la SEMAR.

La validación del mapa final demanglares se realizó mediante vuelosen helicóptero con apoyo de la SEMAR.

Una cámara digital sincronizada con GPSfue montada al pedal del helicóptero.

Validación en campo y evaluación de la exactitud



Título

103,597 fotos digitales

Se tomaron fotografíasaéreas verticales de manerasistemática en sobrevuelosde zig-zag paralelos a lacosta,

Foto vertical con punto central georeferenciado

Foto oblicua con georeferencia del lugar de toma

Línea de vuelo en Google Earth

Mosaico de fotos digitales

Fotos: CONABIO-SEMAR. J. Díaz y J. Acosta




Título

Fotos: CONABIO-SEMAR. J. Díaz


Obteniendo una sub-muestra (10%) del total de las fotografíasverticales tomadas en campo, especialistas regionales realizaron

la evaluación de cada fotografía.



Mapa de distribución de los manglares de México (2005)RESULTADOS (primera etapa)

Escala cartográfica 1:50,000

Área mínima cartografiable (1 ha)

770,057 hectáreas

90% exactitud Sobreposición sobre mosaico de imágenes MODIS.

óSuperficie % área



Región EstadosSuperficie

(ha)

% área

total

Golfode México

Tabasco 45,210 5.9

Veracruz 36,237 4.7

Tamaulipas 2,995 0.4

Total GM 84,442 11.0PacíficoCentro

Colima 3,074 0.4

Jalisco 2,010 0.3

Michoacán 1,506 0.2

Total PC 6,590 0.9

PacíficoNorte

Sinaloa 80,597 10.5

Nayarit 71,742 9.3

Baja California Sur 25,851 3.3

Sonora 10,682 1.4

Baja California 28 0.0

Total PN 188,900 24.5

PacíficoSur

Chiapas 41,540 5.4

Oaxaca 17,297 2.2Guerrero 7,537 1.0

Total 66,374 8.6

Península

de Yucatán

Campeche 194,190 25.2

Quintana Roo 129,921 16.9

Yucatán 99,640 12.9

Total PY 423,751 55.0TOTAL 770,057 100.0

RESULTADOS



RESULTADOSNivel de protección

Áreas Naturales Protegidas Sitios Ramsar

Región Nacional Región NacionalRegión ha % % ha % %

Pacífico Norte 13,610 7.2 1.76 128,064 67.8 16.63

Pacífico Centro 566 8.6 0.07 2,489 37.8 0.32

Pacífico Sur 31,355 47.2 4.07 34,749 52.4 4.51

Golfo de México 14,035 16.6 1.82 35,631 42.2 4.63

Peninsula de Yucatán 354,183 83.6 45.99 322,883 76.2 41.93

Total 413,749 53.7 523,816 68

P e t e n e s , C

a m p e c h e

S i a n K a ’ a n ,

Q u i n t a n a R o o



RESULTADOS

Diciembre de 2009



http://www.conabio.gob.mx/informacion/gis/

RESULTADOS



VIDEO EN GOOGLE EARTH

RESULTADOS



Segunda etapa: Estimar la tasa de cambio e identificar los principalesagentes de transformación de los manglares de México en un periodo de 30años. Identificar procesos de fragmentación. Explorar parámetros biofísicos(LAI/Biomasa)

Clasificación de imágenes SPOT(2005) en áreas buffer

Definición del sistemaclasificatorio de

coberturas

Supervisadas / No supervisadas

Revisión/Corrección Visual

Evaluación de exactitud (datosexternos / análisis fotografías aéreas

Elaboración mapas década 70´s(Análisis retrospectivo)

Fotografías aéreas históricas (INEGI)

Análisis MultitemporalPost-clasificatorio

- Matrices de cambio- Tasas de transformación

- Identificación de agentes decambio

Análisis de fragmentaciónEXPLORACIÓN DE

PARÁMETROS BIOFÍSICOS



Interpretación de fotografías

históricas (década de los setentas y ochentas)



Clase

1971 2005 +/-

Netas r (%)ha % ha %

1.- Desarrollo antrópico 1,674.41 2.07 4,850.83 5.99 3,176 3.23

2.- Agrícola - Pecuaria 34,504.69 42.62 37,662.72 46.52 3,158 0.45

3.- Otra vegetación 18,342.41 22.65 15,204.89 18.78 -3,138 -0.55

4.- Sin vegetación 1,913.20 2.36 806.28 1.00 -1,107 -2.56

5.- Manglar 6,588.82 8.14 3,293.71 4.07 -3,295 -2.08

6.- Manglar perturbado 0 0.00 0 0.00 0 n.a

7.- Otros humedales 5,532.94 6.83 6,181.51 7.63 649 0.49

8.- Cuerpos de agua 12,409.17 15.33 12,965.72 16.01 557 0.14

9.-Otros (nubes y sombras) 0 0 0 0 n.a. n.a.

Total 80,966 100.00 80,966 100.00

Análisis de cambios enmanglares

Mapa 1

Mapa 2

Cambios manglar

( )



Mapa 1Fotografías aéreas históricas(década 70´s – principios 80´s)

Mapas escala 1: 50,000

Mapa 2Imágenes de satélite SPOT

Zona de influencia (5 km)

RESULTADOS (2da etapa)



Análisis de fragmentación

Métricas propuestas:- Área total- Número de parches- Índice del parche mayor - Área promedio de los parches

- Dimensión fractal- Índice de contacto



Tercera etapa: Identificar y caracterizar sitios de manglar de relevanciabiológica y rehabilitación ecológica. Proponer parámetros e indicadores queayudarán a realizar un monitoreo de los manglares de México a largo plazo.

Identificación de sitiosTALLERES CON

EXPERTOS DE LAS 5REGIONES

Criterios:- Valor biológico- Amenaza o riesgo- Relativos a agentes de perturbación- Oportunidad de conservación y rehabilitación

Definición y caracterización

SISTEMA DE MONITOREO ALARGO PLAZO

Resultados terceraetapa

Resultados primeraetapa

Resultados segunda

etapa

( )



Rehabilitación

ConservaciónConservación yrehabilitación

RíA LAGARTOS

RESULTADOS (tercera etapa)Identificar y caracterizar sitios prioritarios de manglar

(2 Talleres)

S OS ( )



Sitios de manglar con relevancia biológica y con necesidades derehabilitación ecológica

Golfo de México: 27Península de Yucatán: 25Pacífico Norte: 10Pacífico Centro: 6

Pacífico Sur: 13

8 1 s i t i o s i d e n t i f i c a d o s

75% de los manglares del país

RESULTADOS (tercera etapa)



Título


Monitoreo de arrecifes



Distribución espacial de los arrecifes coralinos someros y otros hábitats bentónicos usandoimágenes de alta resolución espacial en zonas del litoral del Caribe mexicano: PN-APM.

GPS para geo-posicionar las fotos yvideos

Descripción cualitativa / caracterización visual delos habitat bentónicos.

Video transectossubmarino

Tomas panorámicade video Obtención de

firmas espectrales

Muestreo de calidad del aguacontinuo: salinidad [UPS], temperatura[°C], fluorescencia [Cl-a], oxígenodisuelto [mg/l], transparencia, DOM[materia orgánica disuelta] integrados aun GPS.

Levantamiento batimétrico con unGPS diferencial.

Sistemas Arrecifales

Área de estudio:S t b jó d t d l á t l t id P N i l A if d P t



Se trabajó dentro del área natural protegida Parque Nacional Arrecife de Puerto

Morelos dentro del SAM. (un área de 91.2 km2 ) (líneas en rojo)

PROCESAMIENTO DE IMÁGENES

http://vojodeagua.com/images/conanp.jpg



PROCESAMIENTO DE IMÁGENES

ETAPA 2. PROGRAMA DE MUESTREO: TRABAJO DE



CAMPO (Agosto 16-25, 2010)Para el trabajo de campo trabajaron dos grupos, cado uno con una lancha.

Foto-interpretación del fondo marino:foto-video digital submarino ycaracterización cualitativa del hábitat.Óptica marina: mediciones de reflectancia

o firmas espectrales de los hábitatsbentónicos desde la superficie … contransectos separados entre si cada 400 m,coincidente con los transectos de 200 m.

132 estaciones analizadas



Batimetría satelital de Puerto Morelos

Satelite data: WorldView-2 del 20 de diciembre del 2010

Validation Plots (Satelite Data/Ground TruthData) of all 3 Scenes used for the mosaic



• Imagen World View 2 del 20 de diciembre de 2010• 4 m de resolución• Clasificación por objetos con Ecognition utilizandobatimetría, línea de costa y la respuesta espectralcorregida para la columna de agua

Seafloor classificationPuerto Morles



GRACIAS

Vielen Dank

dr. rainer ressl

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