Análisis multitemporal de la actividad hidrocarburífera (1990-1997), en la provincia del Neuquén

Palabras Clave: imágenes – multitemporalidad – análisis – SIG – evolución

INTRODUCCIÓN

La denominada Cuenca Neuquina abarca casi toda la provincia del Neuquén, oeste de Río Negro y La Pampa y suroeste de Mendoza.Se estima que es una de las principales productoras de petróleo y gas natural de la República Argentina.

El área de este trabajo se ubica en el sector que ocupan específicamente las concesiones Huantraico, Chihuido de la Sa. Negra, Curamched, El Trapial y Puesto Hernández de la Provincia del Neuquén (figura 1). Dicha región presenta clima semiárido de montaña, con lluvias abundantes a escasas de oeste a este respectivamente.

Dentro del marco del Convenio de Cooperación Técnica Proyecto DAIS – PNUD ARG 96/006 con el Proyecto PNUD ARG 97/024 “Emergencia Ambiental, Hidrocarburos, Compensación y Desarrollo Sustentable en la Provincia del Neuquén”, se desarrolló el análisis y la caracterización de la actividad hidrocarburífera mediante técnicas de Teledetección, GPS y el uso de Sistemas de Información Geográfica (SIG), entre los años 1990 y 1997.

De esta forma se identificaron y cuantificaron los cambios introducidos por la actividad petrolera para las áreas concesionadas en el período mencionado. La información obtenida generó una base de datos que facilitará y permitirá el diagnóstico y evaluación del impacto de estas actividades y servirá de fundamento para un posterior análisis comparativo con datos futuros.

Figura 1. Ubicación del área de trabajo y de las imágenes Landsat TM utilizadas.

ADQUISICIÓN DE IMÁGENES SATELITARIAS

Las imágenes adquiridas comprendieron cuatro escenas satelitarias Landsat 5 TM, dos del año 1990 y dos del año 1997, ambas en formato digital (.LAN), bandas separadas, soporte CD-ROM, cuyos datos se consignan a continuación:

Path 232 Row 86 – bandas 1 a 7 – fecha de toma: 08-03-97; Path 231 Row 86 – bandas 1 a 7 – fecha de toma: 03-06-97; Path 232 Row 86 – bandas 3 4 5 – fecha de toma: 25-02-90 y Path 231 Row 86 – bandas 3 4 5 – fecha de toma: 09-01-90.

METODOLOGÍA

La metodología se dividió en tres etapas. La primera (Erdas Imagine), comprendió el tratamiento digital de las imágenes, lectura e importación de archivos, generación de subescenas, análisis e interpretación de histogramas, análisis e interpretación temática, corrección geométrica- georeferenciación, mejoramiento, generación de mosaicos y clasificación temática digital.

La segunda (Arcviewy ArcInfo), procedió al mapeo digital de los mosaicos satelitarios, generándose coberturas temáticas de la actividad hidrocarburífera, creándose las respectivas bases de datos asociadas. Luego se desarrolló un control de calidad de la información obtenida y se efectuó un análisis multitemporalcon los datos generados.

Finalmente en la tercera etapa (Erdas Imagine) se integraron los mosaicos con las coberturas temáticas digitales y se editaron e imprimieron las distintas cartas temáticas.

PROCESAMIENTO DIGITAL

El primer paso dado fue la importación a formato. IMG de los archivos originales. A continuación se seleccionaron las áreas de interés en las cuatro imágenes y se generaron las correspondientes subescenas. En estas últimas se examinaron los histogramas para cada banda considerada en función de las fechas de toma y de los rasgos temáticos que serían objeto de mapeo posterior. De esta forma se visualizaron los cambios en la respuesta espectral de la cobertura vegetal, de los afloramientos rocosos y suelos. En áreas sujetas a intensa actividad hidrocarburífera se analizaron las características de aquellos sectores que presentaban fuertes rasgos indicativos de la presencia de pozos, pequeños y grandes destapes (áreas devastadas desprovistas de cobertura vegetal), picadas y/o caminos de servicio.

Este examen también contempló la aplicación de procesos de mejoramiento para el desarrollo de los mosaicos satelitarios y para destacar rasgos de interés temático. En este sentido se ensayaron convenientesmejoras de contraste y se ejecutaron desde estiramientos lineales de histogramas hasta ecualizaciones de los mismos. También se realizaron combinaciones de bandas a fin de generar diversos productos falso color que permitieron enfatizar rasgos de interés útiles en la fase interpretativa para el año 1997 en particular. De esta manera se obtuvieron combinaciones color real RGB 321, color standard RGB 432 y otras combinaciones tales como RGB 742 y RGB 453 (seleccionada para la realización de los mosaicos satelitarios).

Las escenas en esta etapa también fueron utilizadas para programar la ubicación de los puntos de control donde se tomarían datos en la campaña GPS y aquellos sitios muestrales o de entrenamiento para el desarrollo de la clasificación digital vegetación-cobertura del suelo.

Cabe aclarar que también se apelópara ello a la generación de modelos 3D construidos a partir de los datos disponibles de las curvas de nivel de la zona. Estos datos fueron procesados con los algoritmos del software Erdas Imagine definidos para ese fin para luego superponerle las escenas Landsat procesadas previamente.

CORRECCIÓN GEOMÉTRICA – GEOREFERENCIACIÓN

Para realizar esta tarea se desarrolló una campaña GPS diseñada en base a la cartografía IGM e imágenes satelitarias disponibles por ambos Proyectos PNUD. Estatuvo las características de un levantamiento GPS de Red, con medición geodésica de puntos en modo radial, diferencial estático – tiempo diferido. Se obtuvieron más de 18 puntos con los cuales se corrigieron geométricamente las escenas y se les asignaron coordenadas Gauss Kruger Faja 2 – (Proyección Transversa Mercator, Elipsoide WGS84, Datum WGS84).

Esta campaña fue realizada en conjunto con la Dirección Provincial de Catastro de la Provincia del Neuquén, que aportó profesionales, técnicos, movilidad y apoyatura de equipamiento para la misma. La campaña fue realizada en el mes de octubre de 1997, participando de ella el Director de Geodesia y Catastro Neuquino Agr. Daniel N. Luengo, los Agrs. Alberto Villano y Amilcar Verti Umbert, junto al Licenciado en Geología Carlos Makowiecki (DAIS-PNUD), (figura 2y 3 ).

GENERACIÓN DE MOSAICOS SATELITARIOS

Las imágenes corregidas, georeferenciadas y procesadas digitalmente fueron unidas, empalmadas o mosaiqueadas (Erdas Imagine ). De este proceso resultaron dos imágenes falso color compuesto RGB 453, (1990 y 1997). Las mejoras realizadas a las escenas siguen el modelo de procesamiento digital ya mencionado, contemplando la compatibilidad de los histogramas de las imágenes que serían unidas en lo que se refiere a la calidad de representación visual-espectral de las mismas. Sobre esta nuevas imágenes se volcaron los límites de las distintas concesiones petroleras a partir de los datos antecedentes disponibles. Estos límites fueron luego utilizados para recortar las imágenes y generar los dos mosaicos satelitarios definitivos.

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN TEMÁTICA

Los rasgos del paisaje en general y los derivados de la actividad hidrocarburífera fueron analizados tanto visual como digitalmente, teniendo presente pricipalmente el factor resolución del sensor TM y los aspectos temporales relacionados a las fechas de toma de las escenas. En el análisis visual se tomaron en cuenta los siguientes elementos: el tono, el color, el contraste, la textura, el patrón, la situación espacial, la forma, el tamaño, el contorno, la asociación, la sombra y los lineamientos.

Digitalmente se analizaron los histogramas de las distintas bandas de las escenas relacionados a todos aquellos rasgos objetos de estudio. De esta forma los datos registrados se tradujeron en la separación de distintos elementos del paisaje (cursos y cuerpos de aguas superficiales, afloramientos rocosos, cobertura vegetal,etc), actividades antrópicas generales (núcleos urbanos, carreteras, cultivos agrícolas) y otras relacionadas a la actividad hidrocarburífera (picadas, caminos de servicio, áreas destinadas a infraestructura, maquinarias y pozos). Este análisis se desarrolló en forma comparativa o multitemporal para evidenciar los cambios en el período 1990 – 1997, (figura 4).

Figura 4. En la parte superior fracción de mosaico satelitario Lansat 5 TM de 1990 y en la inferior la misma fracción del año 1997. Comparativamente las diferencias de la actividad hidrocarburífea son notorias en éste, el sector noreste de área de trabajo entre las concesiones El Trapial y Puesto Hernández.

CLASIFICACIÓN DIGITAL (VEGETACIÓN-COBERTURA DEL SUELO)

Sobre las imágenes (1990 y 1997) se desarrolló la clasificación digital supervisada (reglas paramétricas-Maximun Likelihood) con el propósito de separar coberturas del suelo de carácter general para la región. En este proceso se tomaron áreas de entrenamiento que contaban con datos de campo, resultando en consecuencia dos subescenas clasificadas que incluyeronseis clases temáticas. Posteriormente cada subescena clasificada fue recortada por los límites de las concesiones y en ellas se cuantificaron las hectáreas pertenecientes a cada clase, analizándo diferencias y similitudes entre las mismas.(figura 5).

Figura 5. En la parte superior fracción de mosaico satelitario Lansat 5 TM de 1990 clasificación uso – cobertura del suelo y en la inferior la misma fracción del año 1997. Comparativamente las diferencias se aprecian en los tonos blanquecinos, Clase 1: vegetación arbustiva y cojines de pobre desarrollo con muy bajo cubrimiento del suelo. Se desarrolla básicamente sobre pedimentos y sustratos de origen ígneo y sedimentario. Sector noreste del área de trabajo entre las concesiones El Trapial y Chihuido de la Sierra Negra.

SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA

Los mosaicos satelitarios, fueron exportados en formato .Lan al software Arcview, donde se desarrollaron los mapeos temáticos digitales. Estos mapeos contemplaron la generación de coberturas digitales en formato shape de todos los rasgos asociados a la actividad hidrocarburífera en ambas fechas.

Estas coberturas .SHP fueron luego importadas desde ArcInfo (SIG). Una vez allí se generó la respectiva topología (líneas, puntos, polígonos). Más tarde las coberturas fueron sujetas a un control de calidad y precisión, continuando luego con la creación de las bases de datos asociadas.

Finalmente se desarrolló un manejo espacial de la información que consistió en la generación de diversos buffers y la intersección de los mismos con las coberturas de los límites de las concesiones. En esta etapa también se obtuvieron los datos representativos de números de pozos y/o destapes menores, longitud de rutas, caminos, picadas, superficie de concesiones, áreas de destapes mayores, y áreas de influencia (buffers) sobre coberturas de interés específico (picadas, pozos y caminos).

ELABORACIÓN DE CARTOGRAFÍA TEMÁTICA DIGITAL

Utilizando Arcviewy visualizando interactivamente en pantalla a escalas determinadas (1:50.000 y 1:100.000) los mosaicossatelitarios, se desarrolló el mapeo digital de los rasgos derivados de la actividad hidrocarburífera por coberturas separadas. Estas coberturas fueron de líneas (ej.picadas), de puntos (ej.pozos y pequeños destapes) y de polígonos (ej. áreas de concesiones, destapes mayores).

El mapeo consistió en el seguimiento del rasgo de interés sobre toda el área de estudio, generando coberturas individuales en formato .SHP. Este seguimiento se realizó conforme a los preceptos mencionados anteriormente en análisis e interpretación temática y SIG.

GENERACIÓN Y MANEJO DE BASES DE DATOS

Luego del proceso de importación de las coberturas temáticas digitales al formato ArcInfo y de generada la topología específica para cada una de ellas, se generaron buffers o áreas de influencia de características específicas.

A las coberturas de líneas (picadas, rutas) se les generaron buffers de 10 y 100 metros a ambos lados de su traza. A las coberturas de puntos (pozos y/o pequeños destapes) se le generaron buffers de 100 metros de radio. Luego se intersectaron las áreas de las concesiones con las coberturas de los distintos buffers, generándose otras coberturas semejantes pero relacionadas solo a cada concesión particular.

Estos buffers revisten la característica de ser indicativos de área afectadas por procesos que en general se enmarcan en uno o más items del análisis de impacto ambiental en el entorno de la actividad bajo observación.

ANALISIS MULTITEMPORAL (ACTIVIDAD HIDROCARBURÍFERA 1990-1997)

Este análisis se llevó a cabo por comparación entre los distintos rasgos analizados, interpretados, clasificados y mapeados sobre los mosaicos satelitarios de 1990 y 1997, contemplando también a aquellos otros generados en la etapa de SIG. De esta manera una primera comparación fue desarrollada a nivel analítico-interpretativo a partir de los rasgos objeto de estudio sobre los mosaicos satelitarios, mientras que la segunda comparación se ejecutó a nivel de los datos numéricos generados en la fase de clasificación digital y en la etapa de SIG a partir de las coberturas temáticas digitales. Un resumen de ello puede apreciarse en los puntos siguientes.

GENERACIÓN DE PRODUCTOS / RESULTADOS OBTENIDOS

A la finalización del trabajo y como resultado del mismo se obtuvieron archivos digitales y productos cartográficos cuyo detalle sigue a continuación:

• A – Mosaico Satelitario Landsat TM RGB 453 – Georeferenciado -1990 -1:100.000
• B – Mosaico Satelitario Landsat TM RGB 453 – Georeferenciado -1997 – 1:100.000
• C – Ampliación del área Noreste del Mosaico Satelitario 1997 – 1:50.000
• D – Carta Temática Actividad Hidrocarburífera 1990 – 1:100.000
• E – Carta Temática Actividad Hidrocarburífera 1990 – Zona Noreste -1:50.000
• F – Carta Temática Actividad Hidrocarburífera 1997 – 1:100.000
• G – Carta Temática Actividad Hidrocarburífera 1997 – Zona Noreste – 1:50.000
• H – Carta Temática Variación Actividad Hidrocarburífera – 1990-1997 -1:100.000
• I – Carta Temática Variación Actividad Hidrocarburífera – Zona Noreste -1:50.000
• J – Carta Temática Vegetación-Cobertura del Suelo 1990 – 1: 100.000
• K – Carta Temática Vegetación-Cobertura del Suelo 1997 -1: 100.000

RESUMEN DE DATOS GENERADOS

Area total de Estudio = 558.706 ha.( Area Huantraico = 471.625 ha. Area Chihuido de la Sa.Negra = 61.185 ha. Area Curamched = 5.444 ha. Area El Trapial = 3.951 ha. Area Puesto Hernández = 16.501 ha). Longitud de caminos en el área (1997): 410 Km.

Comparativa breve 1990 – 1997 del Area Total: Crecimiento de picadas y/o caminos de servicio = 1.262 Km. Crecimiento número de pozos y/o pequeños destapes = 1.778. Buffers Crecimiento Picadas 100 metros a cada lado de sus trazas = 23.030 ha. Buffers Crecimiento Picadas 10 metros a cada lado de sus trazas = 2.498 ha. Buffers Crecimiento Pozos 100 metros de radio = 5.412 ha.

Clase 1: vegetación arbustiva y cojines de pobre desarrollo con muy baja cubrimiento del suelo. Se desarrolla básicamente sobre pedimentos y sustratos de origen ígneo y sedimentario.
Clase 2: vegetación arbustiva baja, achaparrada, en forma de cojines con bajo cubrimiento del suelo. Se desarrolla básicamente sobre pedimentos y sustratos de origen ígneo y sedimentario.
Clase 3: vegetación arbustiva, cojines, matas pequeñas y pastos duros con bajo a regular cubrimiento del suelo. Se desarrolla básicamente sobre sustratos de origen ígneo.
Clase 4: vegetación arbustiva de porte mediano, matas, pastos duros con mayor cubrimiento del suelo. Se desarrolla básicamente sobre sustratos de origen sedimentario.
Clase 5: vegetación herbácea con alto a buen cubrimiento del suelo. Comprende áreas de planicies de inundación, valles, mallines y zonas de cultivos bajo riego.
Clase 6: Comprende los cursos y cuerpos de agua superficiales.

REFERENCIAS

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NOTA:

Este paper fue presentado en el “XVI Congreso Geológico Argentino” – Simposio “Avances de la Teledetección en Geología” – La Plata, Buenos Aires, Argentina – 20 al 23 de Septiembre de 2005 – Ponencia a cargo del Lic. Carlos Makowiecki (Experto en Sensoramiento Remoto y Sistemas de Información Geográfica – Consultor Senior).
Corresponde a las Actas del Congreso y a su Respectivo CD-ROM.

Por: Carlos Makowiecki^1,2, Rubén Aguglino^1,2 y Francisco Redondo²
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