“Estudio de los Excedentes Hídricos en el Area de Derrame de la Cuenca del Río Quinto y Arroyos del Sur de Córdoba”

Introducción

El “Estudio de los Excedentes Hídricos en el Area de Derrame de la Cuenca del Río Quinto y Arroyos del Sur de Córdoba”, se originó a partir de una situación de inundación localizada en el área lindante entre las provincias de Córdoba, La Pampa, Santa Fe y Buenos Aires en mayo de 1998.

Tras sucesivas reuniones técnicas llevadas a cabo por representantes de las provincias mencionadas, conjuntamente con funcionarios del Ministerio del Interior, de la Jefatura de Gabinete de Ministros y de la Secretaría de Recursos Naturales y Desarrollo Sustentable, se encomendó al Instituto Nacional del Agua y del Ambiente, la elaboración de un análisis de la problemática Hídrica existente en la región.

El INA elaboró y presentó a las partes interesadas, una propuesta de estudios basada principalmente en la complementación de trabajos preexistentes.

Dada la existencia de un trabajo concluido en el año 1985 relativo a la “Prefactibilidad de esquemas alternativos para el aprovechamiento de los volúmenes de agua excedentes localizados en el área comprendida entre los paralelos -16º y -12º S y los meridianos 62º y 65º W”, el INA propuso la elaboración de un “Diagnóstico actualizado de la problemática hídrica referente a los excesos de agua en el área comprendida entre los paralelos -16º y -12º S y los meridianos 62º y 65ºW”, con la incorporación de la información generada en los últimos 15 años y con la consideración de los estudios, proyectos y obras realizados en ese tiempo o en ejecución, en la misma región y en las áreas circundantes relacionadas.

Las actividades a desarrollar en el marco de la presentación incluían los siguientes items:

• Estudio de la evolución de los cuerpos de agua y dinámica hídrica a través de imágenes satelitarias y su correlación con las precipitaciones.
• Actualización de las características hidrológicas a nivel mensual y de tormentas regionales máximas, con especial énfasis en el período actual.
• Actualización de la dinámica de aguas subterráneas en base a la información freatimétrica regional, con especial énfasis en el período actual.
• Estimación de los flujos hídricos interprovinciales en los períodos a analizar.
• Opinión crítica y actualizada de obras propuestas en el estudio ya mencionado con relación a la regulación y estabilización del sistema hidrográfico. Su vinculación y análisis de compatibilidad con nuevos estudios, proyectos y obras ejecutadas o en ejecución.

En este estudio, uno de los componentes básicos se refiere al análisis de imágenes satelitarias. Dicho procesamiento y análisis fue realizado por la Dirección de Aplicación de Imágenes Satelitarias (D.A.I.S.) dependiente del Ministerio de Obras y Servicios Públicos de la provincia de Buenos Aires; los productos elaborados fueron definidos en conjunto y supervisados por la Dirección Nacional de Política Hídrica de la Subsecretaría de Recursos Hídricos de la Nación (SRNyDS). El trabajo consistió básicamente en un análisis multitemporal del área bajo estudio (planteado como indispensable por el INA), procesándose un total de 28 imágenes Landsat cedidas sin cargo y para los fines de este proyecto por la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE).

Objetivos

Generación de información actualizada y objetiva, de caracter multitemporal, cuali-cuantitativa sobre el estado de las zonas inundadas, a partir del análisis y procesamientpo digital de imágenes satelitarias Landsat TM y la utilización de Sistemas de Información Geográfica:

• Análisis multitemporal de los fenómenos de inundación a partir del tratamiento digital de Imágenes Satelitarias Landsat TM, con la generación de Mosaicos Satelitarios, Clasificación Digital y cuantificación de la cubierta hídrica, para tres situaciones temporales específicas: situación 1 [marzo-agosto de 1997, situación 2 [marzo-julio de 1998], situación -1 [septiembre-octubre de 1998].
• Generación de cartografía temática de la cubierta hídrica por situación temporal y comparativa multitemporal (formatos analógico y digital).

Area de Estudio

El área general de estudios seleccionada para el tratamiento digital de imágenes satelitarias se aprecia en la figura 1 . Las líneas en verde representan el cubrimiento satelital (20.97-1.700 has), el recuadro en rojo marca el área de análisis (15.019.616 has) y el recuadro amarillo señala la zona efectiva sujeta a clasificación digital (1-1.964.409 has).

Materiales Utilizados

Los materiales utilizados están representados por las 24 escenas satelitarias Landsat TM (7 bandas) en formato digital .DAT, soporte CD-ROM cedidas por la CONAE y cartografía básica IGM existente, escalas 1:250.000, 1:100.000 y 1:50.000.

Las 24 escenas seleccionadas están divididas en tres grupos de 8 imágenes cada uno. Esta división está determinada por las fechas de toma de las imágenes que los componen y representan períodos temporales históricos ligados a los eventos de inundación que se deseaba evaluar.

Metodología

La metodología utilizada pude dividirse básicamente en tres etapas. La primera etapa comprendió el tratamiento digital de las imágenes satelitarias: 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 etapa fue desarrollada mediante el uso de Sistemas de información Geográfica (SIG), abarcando la creación, utilización y manejo de archivos vectoriales en lo que hace a la división política e infraestructura urbana, vial, férrea y red de drenaje para el área de trabajo.

La tercera etapa contempló el manejo espacial de la información clasificada en cada situación de análisis, a partir del cruzamiento de estos datos con una grilla analítica vectorial de medio grado en sentido de la Latitud y Longitud (Coordenadas Geográficas).

En esta etapa se completó la cuantificación generándose tablas analíticas comparativas para las tres situaciones bajo estudio.

Finalmente se desarrolló la edición, impresión y conversión a formato digital de las distintas cartas temáticas.

Procesamiento Digital

Análisis e Interpretación de Histogramas

Se examinaron los histogramas para cada banda espectral de cada imagen en función de las fechas de toma, a fin de obtener un marco de referencia específico a la hora de abordar la clasificación digital de los cuerpos de agua. De esta forma se identificaron los cambios en las respuestas espectrales de las distintas coberturas existentes (vegetación, tipos suelos y cuerpos de agua) y se seleccionó como óptima para el trabajo la combinación falso color compuesto RGB 45-1.

En áreas sujetas a intensa actividad agrícola y ganadera, se analizaron las características de aquellos sectores que presentaban un cambio gradual hacia áreas bajas inundadas o anegadizas para definir límites precisos en la cobertura hídrica. También fue posible diferenciar para cada fecha de toma las diferencias entre suelos húmedos arados, suelos anegadizos o encharcados, suelos secos, suelos secos salinizados, suelos vegetados, forestas, lagunas y lagunas vegetadas.

Georreferenciación

La proyección utilizada fue Transversa Mercator, el Elipsoide Internacional 1909, el Datum Campo Inchauspe y las coordenadas asignadas fueron Gauss Krüger – Faja 4. Estas últimas fueron obtenidas mediante la toma y selección de puntos de control provenientes de la cartografía IGM disponible del área de estudios a escalas 1:50.000 y 1:100.000.

El valor del error medio cuadrático para las transformaciones se consideró aceptable dentro de los límites de precisión de los datos geográficos utilizados como fuente. Este valor se mantuvo para todas las escenas en medio pixel (15 metros).

Clasificación Digital de la Cubierta Hídrica

Considerando las fechas de toma de las escenas a clasificar, se seleccionaron áreas de entrenamiento o training set, a partir del conocimiento previo que se tiene del área de estudio. Este conocimiento surge de las tareas de análisis de uso de suelo y de cubierta hídrica que viene realizando la DAIS para el control periódico de las inundaciones. A esto debe sumarse el aporte de los respectivos controles de campo que sustentan estas labores, incluyendo los trabajos de campo desarrollados en fechas recientes.

Una vez seleccionadas las clases espectrales más adecuadas, se procedió a clasificar automáticamente la imagen mediante el algoritmo de Máxima Verosimilitud. Este procedimiento se realizó para cada escena en forma individual, lográndose la clasificación y cuantificación de la cubierta hídrica para cada una de ellas.

Cuantificación General de la Cubierta Hídrica

Una vez clasificada la superficie inundada escena por escena para cada situación a analizar, se seleccionó la clase agua de cada una de ellas y se le dió un código particular, asignando otro valor para el resto de las clases que no representaban cubierta hídrica (recodificación de clases).

A continuación se unieron estos archivos individuales recodificados en uno integral mediante la operación de mosaicado. Más tarde se recortó este último archivo por el perímetro del área de interés y se contabilizaron las hectáreas cubiertas por agua.

Finalmente, estos últimos archivos generados (mosaicos de imágenes clasificadas por situación y área de interés) fueron intersectados con una grilla analítica vectorial de medio grado (Latitud-Longitud).

Este último proceso generó mosaicos de imágenes clasificadas divididas en celdas geográficas de medio grado, cada una de las cuales presenta recodificada y cuantificada a la clase agua por situación, ubicación y número de celda.

Sistemas de Información Geográfica

Creación e Integración de Archivos Vectoriales

Los archivos vectoriales generados fueron digitalizados de la cartografía básica IGM a escala 1:250.000. Estos archivos comprenden los siguientes items:

• División política
• Poblaciones
• Carreteras
• Ferrocarriles
• Hidrografía

Estas coberturas digitales fueron convenientemente tratadas en Sistemas de Información Geográfica para integrarlas a este trabajo. Los procedimientos desarrollados en el tratamiento comprenden la digitalización, creación de topología, corrección y control de errores, conversión al mismo sistema de referencia aplicado en la georeferenciación de las escenas satelitarias y actualización de sus bases de datos.

Edición de Cartas Temáticas

A partir de la utilización de los archivos de imágenes generados y de los vectoriales procesados se desarrolló la edición de cuatro cartas temáticas (escala 1: 600.000), que representan respectivamente, a los tres estados de situación de la cubierta hídrica y a una comparación multitemporal entre los estados 1 y 2 (Mínima y Máxima).

Todas las cartas tienen como fondo constante del área de trabajo una escena monobanda (tonos de gris) perteneciente a la banda -1 del mosaico de imágenes satelitarias de la situación 1 (estado de mínima expresión de la cubierta hídrica), al que se le superpone en transparencia el mosaico de escenas clasificadas para cada situación y los archivos vectoriales generados con su simbología específica.

En todas las cartas se editó un caneba cartográfico acorde al sistema de referencia utilizado (Proyección Transversa Mercator – Elipsoide Internacional – Datum Campo Inchauspe – Coordenadas Gauss Krüger – Faja 4).

El último paso en esta edición consistió en la rasterización completa de cada carta para llevarla a formato digital extensión TIF.

Conclusiones

Los procesos de análisis, clasificación y cuantificación de la cubierta hídrica fueron desarrollados sobre una superficie de 14.-181.120 hectáreas.

Después de analizar los datos individuales y agruparlos por situación temporal y marco geográfico se visualizaron tres zonas que presentaron comportamientos peculiares en cuanto se refiere a la evolución de la cubierta hídrica.

• A) Sur de Santa Fé a Laguna La Picasa, con 1.258.4-12 has de extensión.
• B) Sur de Córdoba (Bañados del Saladillo y alrededores) y Noroeste de Buenos Aires (Centro sur del partido de Villegas, F. Ameghino, Lincoln y Vedia), con 4.1-14.848 has de extensión.
• C) Derrames del Río Quinto, La Pampa y Nororeste de Buenos Aires (Partidos de Trenque Lauquen, Pehuajó, Sur de Carlos tejedor), con -1.415.744 has de extensión.

A lo largo de las tres situaciones el comportamiento de la cubierta hídrica en las regiones detalladas fué el siguiente:

• Para la zona (A) hubo un gran incremento de la superficie cubierta por agua entre la situación 1 [marzo-agosto de 1997] (-19.227,52 has) y la 2 [marzo-julio de 1998] (116.665,58has) de 297%, manteniéndose la situación -1 [septiembre-octubre de 1998] con 108.250,82 has.
  Vista comparativa situación 2 azul – situación 1 cyan.
• La zona (B) mostró un notable incremento del área bajo agua entre las situaciones 1 (162.711,19has ) y 2 (40-1.265,51has) de 247%, con una marcada disminución hacia la -1 (289.01-1,29 has) de 28,-1%.
  Vista comparativa situación 2 azul – situación -1 magenta.
• La zona (C) acusó incrementos sostenidos entre las situaciones 1 (102.051,56 has), 2 (219.061,-12 has) y -1 (276.-186,-18 has) que fueron de 214,6% de la 1 a la 2 y de 26% de la 2 a la -1.
  Vista comparativa situación -1 magenta – situación 2 azul.

Un resumen de los datos más significativos a nivel de la cuantificación y comparación de resultados con la grilla analítica puede visualizarce en la tabla 1.

Por: Lic. Geol. Makowiecki, Carlos; Ing. Agr. Calvanese, Gustavo; Lic. Geol. Aguilera, Yolanda
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Ministerio de Obras y Servicios Públicos
Subsecretaría de Obras Públicas Dirección de Aplicación de Imágenes Satelitarias
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