Delineación de cuerpos de agua mediante imágenes radar en los Pantanos de Centla y determinación de riesgos por derrame petrolero Público Deposited

With the arrival of the Sentinel aerospace program of the European Space Agency (ESA the European Space Agency) and the free access to radar images (Sentinel 1A and 1B), applications have been developed for monitoring and identifying water bodies in areas with high index cloudiness, due to the advantages of this type of sensor. The Los Pantanos de Centla Biosphere Reserve is in a conflict of resources between its category of protected natural area (ANP) and the oil wealth it possesses. In this scenario, the water bodies are liable to be contaminated by the possible threat of an oil spill. That is why monitoring them using radar technology is an important application for calculating risk within the reserve area. In order to carry out the study, a Conceptual Geospatial Model (MGC) was developed (Tapia-Silva F. O., 2016) that allowed us to identify the interactions and relationships between the components of interest of the territorial system in a holistic way. Points of affectation and elements of the system to be implemented were identified, such as the spatial layers to be implemented in the Geographical Information Systems (GIS) environment, such as water bodies and oil fields, as well as their relationship with the decision-making process. , which effectively allowed to conceptualize and define the project. Particularly in the present work, an exercise of detection and delimitation of the bodies of water of the ANP “Los Pantanos de Centla” was carried out using Sentinel 1 images, for the years 2016 and 2017. Orbits 136 (ascending) and 99 were used (falling). Images were preprocessed to eliminate inherent noise; the areas of water and non-water were segmented by selecting a threshold obtained from the histograms corresponding to the backscatter coefficient. Based on this, maps were generated showing the surface water coverage for the years 2016 and 2017. For the validation of results for each image, the sample size was calculated, and two categories were assigned, as indicated by (Olofsson & al, 2014). The method established by (Pontius & Santacruz, 2016) was used to calculate the global agreement indicator and errors by omission and commission related to the area. The global agreement ranged from 94 to 100%. While errors of omission and commission are between 0 and 6%. It was observed that the VH polarization has a slight, but greater margin of global accuracy with respect to the VV polarization. Finally, with the bodies of water identified for the months corresponding to the two years, a prototype of a risk map for contamination of the bodies of water was generated in view of the possible threat (or danger) of an oil spill. The spatial layer of threats was obtained using the CNH (National Hydrocarbons Commission) wells and oil fields map, and the vulnerability map was prepared using the water bodies obtained with the radar images. Thus, the areas that should be given special attention in the event of a situation in a contingency scenario were also identified. The bodies of water with a higher risk of oil spill are those located in the field el hormiguero and those located in the Bitzales that have lake-type oil facilities.

Con la llegada del programa aeroespacial Sentinel de la European Space Agency (ESA Agencia la Espacial Europea) y el libre acceso a imágenes radar (Sentinel 1A y 1B), se han desarrollado aplicaciones al monitoreo e identificación de cuerpos de agua en zonas con alto índice de nubosidad, por las ventajas de este tipo de sensor. La Reserva de la Biosfera Los Pantanos de Centla se encuentra en un conflicto de recursos entre su categoría de área natural protegida (ANP) y la riqueza de petróleo que posee. Ante este escenario, los cuerpos de agua son susceptibles de ser contaminados ante la posible amenaza de un derrame de petróleo. Es por lo que el monitoreo de ellos mediante tecnología radar es una aplicación importante para el cálculo del riesgo dentro de la zona de la reserva. Para realizar el estudio se elaboró un Modelo Geoespacial Conceptual (MGC) (Tapia-Silva F. O., 2016) que permitió identificar la interacciones y relaciones entre los componentes de interés del sistema territorial de manera holista. Se identificaron puntos de afectación y elementos del sistema a ser implementados como las capas espaciales a implementar en el entorno de Sistemas de Información Geográfica (SIG), tales como cuerpos de agua y campos petroleros, así como su relación con el proceso de toma de decisiones, lo que permitió de manera eficaz conceptualizar y delimitar el proyecto. Particularmente en el presente trabajo, se realizó un ejercicio de detección y delimitación de los cuerpos de agua de la ANP “Los Pantanos de Centla” mediante imágenes Sentinel 1, para los años 2016 y 2017. Se emplearon las orbitas 136 (ascendente) y 99 (descendente). Se preprocesaron las imágenes para eliminar el ruido inherente a ellas; las áreas de agua y no agua fueron segmentadas de mediante la selección de un umbral obtenido de los histogramas correspondientes a los coeficiente de retrodispersión. Con esta base se generaron mapas que muestran la cobertura de agua superficial para los años 2016 y 2017. Para la validación de resultados para cada imagen se calculó el tamaño de muestra y se asignaron dos categorías, según lo indicado por (Olofsson & al, 2014). Para calcular el indicador de acuerdo global y los errores por omisión y comisión relativos al área se usó el método establecido por (Pontius & Santacruz, 2016). El acuerdo global osciló entre un 94 y un 100%. Mientras que los errores de omisión y comisión se encuentran entre 0 y 6%. Se observó que la polarización VH tiene un ligero, pero mayor margen de exactitud global respecto a la polarización VV. Finalmente, con los cuerpos de agua identificados para los meses correspondientes con los dos años, se generó un prototipo de mapa de riesgo por contaminación de los cuerpos de agua ante la posible amenaza (o peligro) de un derrame petrolero. La capa espacial de amenazas fue obtenida mediante el mapa de pozos y campos petroleros de la CNH (Comisión Nacional de Hidrocarburos) y el de vulnerabilidad fue elaborado mediante los cuerpos de agua obtenidos con las imágenes radar. Así también se identificaron las zonas que deben tener especial atención en caso de que se presente una situación ante un escenario de contingencia. Los cuerpos de agua con un mayor riesgo de derrame de petróleo son los ubicados en el campo el hormiguero y los localizados en los Bitzales que cuentan con instalaciones petroleras de tipo lacustre.

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