Teledetección y SIG, herramientas de relevancia para la optimización y valoración en la producción y conservación
Por Patricia Escobar
@argentinaforest
Eduardo Hildt y Damián Lorán son jóvenes profesionales en Ingeniería Forestal y académicos de la Facultad de Ciencias Forestales (FCF) de la Universidad Nacional de Misiones, especialistas de reconocimiento en la provincia en Geomática (SIG, Teledetección, GNSS/GPS, VANTS o ‘drones’) y toda nueva tecnología que se presente en esta materia.
Eduardo (33) es de Eldorado, realizó el secundario en la Escuela Agrotécnica de la localidad y se graduó en Ingeniería Forestal en la FCF-UNaM en 2013. Tiene una Especialización en Cosecha Forestal, realizó en 2020 un Doctorado en Ciencias Agropecuarias en la Facultad de Agronomía (UBA), en el marco de una beca doctoral del CONICET, y actualmente es Becario Post-Doctoral del CONICET.
Integra el Laboratorio de Herramientas de Soporte a las Decisiones (LabHSD) y es ayudante de cátedra de primera en Explotación Forestal.
Damián (39) creció en el interior profundo de Misiones. Se crió en la zona rural de Campo Grande, donde la primaria la realizó en una escuelita donde que tenía el dictado de los 7 grados en una misma aula. Después continuó sus estudios en la EFA (Escuela de Familia Agraria) y finalmente continuó sus estudios en la FCF en Eldorado, donde finalmente se radicó para ejercer su profesión.
Se graduó en 2007 y se especializó en Geomática. Dicta clases en las cátedras de Topografía y de Teledetección de las carreras de Ingeniería Forestal y Agronómica de la FCF-UNaM, y del Profesorado Universitario en Ciencias Agrarias.
La gran noticia para Damián se dio hace pocos meses, ya que resultó seleccionado para recibir una de las prestigiosas becas nacionales para la «Maestría en Aplicación de Informacion Espacial» del Instituto de Altos Estudios Espaciales Mario Gulich, de doble dependencia entre la CONAE (Comisión Nacional de Actividades Espaciales) y la Universidad de Córdoba (UNC). Solo había 10 oportunidades, y Damián Lorán calificó en primer lugar, y se está mudando a Córdoba, donde iniciará una nueva etapa desde el 15 de enero de 2022.
Junto a Eduardo, trabaja en el Laboratorio de Herramientas de Soporte a las Decisiones en la FCF- UNaM, y en paralelo mantiene la gestión de servicios profesionales desde Araucaria Soluciones SIG & GPS, un emprendimiento de base tecnológica.
Damián Lorán y Eduardo Hildt
VM: ¿En qué consiste esta soñada beca para la maestría que lo lleva a mudarse a Córdoba?
Damián Lorán (DL): Es una maestría que se dicta en Córdoba, en el Centro Espacial Teófilo Tabanera, específica de la temática de Geomática. Entiendo es la más específica del país, de dictado intensivo en el primer año. En el segundo año hay una oportunidad de pasantía de 3 meses. Si tuviera menos de 35 años podría ser en Italia, por ejemplo.
Luego, hay unos meses de trabajos de investigación y desarrollo en conjunto entre todos los participantes de la maestría. Es un espacio muy selectivo, se forman grupos reducidos. En esta cohorte somos 18 profesionales: 10 becados nacionales, dos no becados y seis becados latinoamericanos.
El objetivo es volver a la provincia con mayores capacidades y generar una fuerte vinculación con las instituciones líderes en el país en el tema.
La temática que trabajaré está orientada a la caracterización de bosques de Misiones mediante sensores activos (Radar, Láser). Eso incluye diversos aspectos, desde cuestiones de ver el estado del bosque hasta el cálculo y monitoreo de Carbono, que es un tema en lo que estuve investigando bastante en los últimos tiempos y entiendo que para apostar a un buen negocio en ese rubro hay que apostar a datos certeros (de lo contrario se podría generar créditos de menos confiabilidad y por ende de menor valor).
Es decir, obtener datos certeros con la metodología tradicional en la actualidad se traduce en costos muy elevados.
VM: ¿Cuál es el avance tecnológico en Teledetección y SIG que pueden resumir como lo más avanzado y en lo que están trabajando en terreno? ¿Qué mediciones se están logrando?
DL: El avance en Teledetección es constante. Nuevos satélites, nuevos sensores, nuevas resoluciones, nuevas formas de acceso, por suerte cada vez más sencillas y abiertas, y en momentos también es vertiginoso, como estos últimos años.
Lo más avanzado en esta temática, en lo que estamos involucrados desde el LabHSD sería, a mi parecer, la tecnología láser o LiDAR satelital y los radares satelitales en ondas más largas (Banda L y P), los que muestran un gran potencial para la caracterización de bosques, desde la descripción de la estructura vertical y horizontal, lo que es de suma relevancia para un conocimiento cabal del estado de un bosque, ya sea para su manejo sustentable, para su estudio y conservación, como para la valoración de servicios ecosistémicos como la captura y almacenaje de carbono.
Sin embargo, al ser tecnologías de reciente aparición, aún no se están aplicando a nivel operativo sino a nivel experimental. Para su uso efectivo requieren de un proceso de ajustes de modelos y pruebas de sus capacidades de describir las situaciones que se dan en nuestra región, lo que implica un importante trabajo desde la obtención de datos de terreno para contrastar con la información satelital, pasando por el procesamiento de la información satelital para llegar al ajuste y la prueba de los modelos que puedan describir nuestros bosques.
Imágen 1. Mapa del barrido Láser Satelital GEDI mostrando el grado de cobertura de la vegetación a diferentes alturas. El tamaño del circulo indica el grado de cobertura y el color indica la altura a la que corresponde el dato.
VM: ¿Hay accesibilidad a estas tecnologías? ¿Son muy costosas?
Eduardo Hildt (EH): Tanto en el caso de los sensores láser como en los radares de apertura sintética (SAR), la información la generan satélites que forman parte de misiones de las distintas agencias espaciales: NASA, ESA, CONAE. Al ser misiones espaciales orientadas a la exploración y la investigación científica, los productos primarios de los satélites generalmente están disponibles de forma pública y gratuita.
Sin embargo, la transformación de esos datos en información útil para los tomadores de decisiones en el sector forestal es un proceso arduo. Es necesario invertir recursos para realizar relevamientos a nivel local y para el ajuste y validación de los modelos que traducirán esos datos satélitales en variables de manejo.
DL: La gran ventaja es que, una vez ajustado un modelo, la aplicación del mismos se realiza a costos muy inferiores a los métodos tradicionales, y también en tiempos muy reducidos, permitiendo distintas escalas de trabajo desde predial a regional, y distintos grados de detalle. Estamos centrando las respuestas en los productos mencionados anteriormente. Es bueno señalar que hay muchos productos de teledetección que permiten una interpretación visual sin necesidad de ajustar un modelo predictivo.
Imágen 2 Detalle mostrando la variacion de la cobertura a diferentes alturas en una situación de bosque, correspondientes al área circular de un haz láser.
Más eficiencia y menos costos
VM: ¿Qué cambios plantean en las actividades agrícola y forestal al incorporar esta tecnología? ¿Qué permite evaluar, planificar, medir?
EH: La incorporación gradual de estas fuentes de información en el flujo de trabajo de los profesionales y las empresas forestales permitirá, en primer lugar, mejorar la planificación de las actividades a campo. Contando con información satelital que describa, por ejemplo, la variabilidad de la altura del bosque, es posible planificar con mayor precisión las tareas a campo: inventarios, podas, raleos. Profundizando más en la aplicación de estas tecnologías, es posible prescindir de algunas actividades de medición a campo, o realizarlas con una menor intensidad. La estimación del volumen de una forestación podrá apoyarse, no solo en los muestreos a campo, sino también en la descripción espacial que pueda realizar un sensor LiDAR o un radar satelital. Una correcta combinación de las diferentes tecnologías puede aportar una mayor precisión y anticipación para la toma de decisiones.
DL: Hace 15 años se extendía en Misiones el uso de imágenes multiespectrales, normalmente conocidas como imágenes satelitales y descubrimos su potencial ya que nos permitía diferenciar distintas especies vegetales y diferencias de estado (crecimiento, estrés, etcétera) dentro un mismo tipo de vegetación, gracias a capturar información de la reflectancia de la luz solar del infrarrojo y también notamos el potencial para obtener el dato de la superficie efectivamente ocupada por un cultivo, descartando fallas y delimitando correctamente bordes irregulares con facilidad.
Esto marcó un avance importante en lograr precisión a costos reducidos. Lo mencionado consiste en una descripción en dos dimensiones de área de interés, ahora con el LiDAR y Radar pasamos a tener una descripción en tres dimensiones, sumando alturas, distribución vertical y horizontal, es decir estructura, lo cual es una descripción más precisa de lo que tenemos sobre el suelo y del suelo mismo también.
Imágen 3. Detalle mostrando la variacion de la cobertura a diferentes alturas en una situación de bosques degradados y agricultura.
VM: ¿Qué eficiencia pueden aportar estos sistemas a la conservación de bosques nativos o monitoreo de Áreas Naturales Protegidas?
EH: Los bosques nativos presentan el desafío de la dificultad de acceso. Realizar una campaña de medición en un bosque nativo implica el desplazamiento de personas y equipos a través de un medio agreste, sobre grandes extensiones de terreno, con pocos caminos y mala conectividad.
Estas dificultades en muchos casos limitan el alcance de los estudios silvícolas y los relevamientos de biomasa en el bosque nativo. En estas situaciones es donde destacan los sensores remotos, por su capacidad de generar información a bajo costo, sobre grandes extensiones, sin la necesidad de contar con presencia de personas en el terreno.
Además, los sensores LiDAR y los radares tienen la capacidad de penetrar en el dosel del bosque, generando información de todo el perfil: copas del estrato superior, copas de las especies codominantes, vegetación del sotobosque y el suelo en sí mismo. Este caudal de información resulta superior en alcance y capacidad para describir a la masa forestal. En cambio, no permite describir características individuales que si se registran en los relevamientos tradicionales, como el diámetro, la forma del árbol o la especie.
DL: Para el monitoreo de ANPs es de suma importancia la teledetección, aunque mayormente se realizan con las imágenes satelitales ‘tradicionales’ o mediante VANTS (drones), la tecnología radar también es aplica para detección de desmontes, en regiones de mucha presencia de nubes, por la capacidad de los mismos de atravesarlas.
VM: ¿Y para el monitoreo de Incendios Rurales o Forestales?
DL: Sobre incendios hubo un avance importante en los últimos años, si bien no es reciente la tecnología, ésta ha avanzado, y lo que se ha facilitado mucho es el acceso a la información que permite analizar las situación y orientar en el análisis sobre las circunstancias de inicio del fuego. ArgentinaForestal.com publicó una nota a principios de este año, si mal no recuerdo, sobre un estudio satelital de un importante incendio en Corrientes.
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Imagen captada del incendio de la región de Punilla, en Córdoba. Es una imagen multiespectral donde coloreando bandas del infrarrojo se resaltan los frentes activos del incendio.
VM: Desde los organismos del Estado tienen ya acceso a estas tecnologías para el monitoreo de plantaciones y bosques nativos? ¿Hay un mismo nivel para analizar la información entre Provincia, Nación y Privados? ¿Falta capacitación en estas herramientas?
DL: Si hablamos de aplicar Teledetección para relevamiento y seguimiento de actividades, diversos organismos vienen incorporando y potenciando su uso desde hace más de 10 años en Misiones. Con algunos organismos provinciales trabajamos desde la Facultad para implementación de procedimientos y/o capacitación. Entiendo, hasta lo que sabía, que se centran en el uso de imágenes multiespectrales, que en definitiva son, hoy en día, las que aportan la información fundamental, en muchos casos el gran salto en acceso a la información por vía de la teledetección, se produce al incorporar el uso de imágenes satelitales actualizadas. La incorporación de productos de LiDAR y Radar satelitales, serían un avance importante en el grado de detalle de la información, pero como comentaba anteriormente, aún no están en fase de ser aplicada operativamente en la región.
Imagen 5. Representación de como se distribuye, en las diferentes alturas (izquierda), el reflejo de un haz láser (derecha).
Agricultura y silvicultura de precisión
VM: ¿Cuáles son las soluciones que se pueden lograr mediante las herramientas basadas en la tecnología de SIG y GPS (GNSS, Global Navigation Satellite System)?
EH: Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) permiten ordenar, procesar y presentar información espacial. Son el equivalente actual a la cartografía tradicional. Hoy en día los SIG resultan imprescindibles para cualquier empresa o institución que requiera controlar y gestionar su patrimonio agroforestal: superficies plantadas, seguimiento de actividades a campo, distribución de la calidad de los suelos, distribución de los rindes, estado de los caminos, etc.
El SIG es el corazón de los sistemas de agricultura de precisión. A su vez, la tecnología GNSS, que permite ubicar con precisión un punto sobre la superficie terrestre, es la encargada de generar la información que se introduce y presenta en un SIG. Por ejemplo, cuando un productor ubica un área del cultivo afectada por una enfermedad, puede registrar su ubicación en un navegador GNSS (actualmente incluso en su celular). Posteriormente puede cargar esos datos en su SIG y contrastarlos con los registros de la plantación, la pendiente del terreno, los rindes del ciclo anterior; para lograr comprender cuál es la causa del problema.
Finalmente, una vez tomada una decisión, puede volver al campo con un sistema GNSS para aplicar las medidas correctivas, justo en el lugar adecuado.
DL: Vale explicar que el término GPS se popularizó por haber sido el primer sistema de posicionamiento satelital, sin embargo, al 2021 conviven cuatro sistemas: GPS, GLONASS, Galileo y BeiDou, y la mayoría de los dispositivos modernos de posicionamiento operan con más de un sistema en simultaneo, siendo el término correcto para referirnos en forma general a los mismos, GNSS (del inglés, Global Navigation Satellite System).
Imagen 6. Representación de como se distribuye el reflejo de un barrido láser a lo largo de una transecta de bosque.
Nueva Tecnicatura Universitaria en Teledetección y SIG
VM: ¿En este contexto, qué panorama encuentran en el mercado que derivó en la creación de la nueva tecnicatura universitaria en Sistemas de Información Geográfica y Teledetección que arranca en 2022?
DL: El análisis de información geográfica es de suma relevancia para la optimización, planificación y seguimiento, de casi cualquier actividad con presencia territorial, en aspectos tan variados como la planificación urbana, el emplazamiento de escuelas, la conservación de bosques, la logística de transporte y la actividad agropecuaria, por citar algunas, y la teledetección se consolida cada vez más como una fuente accesible de información geográfica actualizada y confiable.
Por ello una Tecnicatura Universitaria en Sistemas de Información Geográfica y Teledetección se presenta como una opción de preparar técnicos para cubrir esa necesidad. Si bien el enfoque será hacia la actividad agropecuaria, forestal y la conservación, los principios y herramientas que se utilizan son aplicables a muchos otros campos, es decir que es extrapolable. En nuestro caso la mayoría nos hemos formado en la temática tomando cursos de otros campos disciplinares, algunos temáticamente distantes como la salud y la minería, sin embargo, nos fue de gran utilidad para nuestra actividad.
VM: ¿Qué conocimientos van a transferir en la carrera y que tecnología tiene la FCF para acompañar este dictado? ¿A quiénes está dirigido?
DL: En forma muy resumida, la carrera partirá de conocer los fundamentos de diversos procesos de generación de información mediante teledetección, las formas y fuentes para acceder a esa información, los procesamiento requerido y la interpretación de las mismas, los procesos de análisis de información, esto incluye el conocimiento de diversas herramientas, mayormente informáticas, para llegar a productos finales complejos como un SIG o más sencillos como mapas y resúmenes de datos.
Imagen 6. Representación de como interactuan algunas bandas de radar (longitudes de onda) con el dosel arboreo.
VM: ¿Cuáles son sus expectativas como profesionales en esta nueva tecnicatura que dictarán?
DL: La Geomática, que es el trabajo con información geográfica en entornos informáticos, debe aportar la información y las herramientas, para poder planificar actividades de forma optimizada, en vistas de la sustentabilidad tan mentada, de forma confiable y accesible económica y tecnológicamente. Esto hoy en día se ve altamente factible a raíz del avance tecnológico y de las políticas de acceso a la información que están aplicando las diversas agencias espaciales del mundo. De todos modos, eso no implica que al pequeño productor le resulte fácil acceder directamente a la tecnología, por lo que surge otro desafío que es que las instituciones participen en este proceso de acercar la tecnología a los productores. Creo que esto se puede lograr a través de diversas instituciones como la Universidad, organismos del estado, cooperativas, asociaciones de productores entre otras.
NdR: En el LabHSD (Laboratorio de Herramientas de Soporte a las Decisiones) de la FCF-UNaM confluyen personas de diversas especialidades (estadística, planificación optimizada, agrometeorología, informática, etcétera), una de las especialidades más representada es la Geomática (Procesamiento de información geográfica en entorno informático, como SIG, Teledetección, GNSS/GPS, VANTS o ‘drones’), donde además de Eduardo y Damián, el equipo está formado por Andrés Leszczuk (Especialista en SIG y Teledetección), Alejandro Vargas (quien tiene varios años trabajando en SIG y Teledetección), Martín Orona (experto en drones para hacer relevamientos y mapeos) y Juan Ignacio Martínez (estudiante avanzado, experto en el sistema LIDAR).
