teledetección para la cartografía y caracterización de

teledetección para la cartografía y caracterización de

TELEDETECCIÓN PARA LA CARTOGRAFÍA Y CARACTERIZACIÓN DE LOS
PASTOS DE PUERTO EN EL PIRINEO OCCIDENTAL ARAGONÉS
M. GASTÓN ROMEO Y J. DE LA RIVA FERNÁNDEZ
Grupo GEOFOREST-IUCA. Departamento de Geografía y Ordenación del Territorio.
Universidad de Zaragoza. C/ Pedro Cerbuna 12. 50009 Zaragoza (España).
[email protected], [email protected].
RESUMEN
El objetivo principal del trabajo es la caracterización de los pastos de puerto –estivas o pastos de
verano– de las cabeceras de los valles más occidentales del Pirineo aragonés que conforman el núcleo del Parque
Natural de Los Valles Occidentales. El área de estudio está constituida por el territorio del Parque Natural y su
Zona Periférica de Protección. Para abordar esta caracterización se utilizan técnicas de teledetección, con apoyo
en diferentes métodos de clasificación digital de la ocupación del suelo, sirviéndonos de software específico, y el
posterior tratamiento de esta información en un entorno SIG. La hipótesis inicial se plantea en términos de la
idoneidad del análisis multitemporal en teledetección para la clasificación de los pastos de puerto y la
identificación de diferentes tipologías de interés ganadero dentro de esta categoría. El resultado de todo ello es
una cartografía de la ocupación del suelo en la que se diferencian y delimitan con cierta precisión diversas
comunidades de pastos. Se utiliza, fundamentalmente, la información multiespectral de imágenes de satélite del
programa Landsat; la clasificación se apoya, además, en información procedente de cartografía existente y en el
conocimiento experto del área de estudio.
Palabras clave: clasificación digital, cervunal (Nardus stricta), ocupación del suelo.
INTRODUCCIÓN
En el contexto socioeconómico actual, las actividades ganaderas representan una
porción marginal, máxime cuando hablamos de ganadería extensiva en áreas como los
Pirineos. Ello resulta contradictorio con el hecho de que estos pastos de montaña son el
resultado de un uso ancestral por los herbívoros domésticos y que su futuro y, por ende, el de
la biodiversidad que sustentan depende de la continuidad de su gestión y explotación. Por otra
parte, en este entorno se pretende dar a los valores medioambientales un creciente
protagonismo, lo que se manifesta en una mayor preocupación por la conservación del medio
natural, que debe necesariamente ir ligada al desarrollo de la actividad ganadera.
Base de la ganadería extensiva los paisajes pastorales del Pirineo conforman
territorialmente la mayor parte de los Parques Naturales pirenaicos y del Parque Nacional de
Ordesa y Monte Perdido (Fillat et al., 2008), albergando una elevada diversidad de plantas
vasculares además de mantener complejos agrobiosistemas. En estos términos se expresan
Aldezábal et al. (2002):
Tradicionalmente, las áreas pastorales del Pirineo han constituido la base de la
economía local, albergando además una parte importante de su valor paisajístico y de
su riqueza biológica. Los cambios de uso de muchas de estas áreas, a veces
amparadas por figuras de protección, dan lugar a numerosos interrogantes. Ello se
debe a que, a diferencia de otro tipo de ambientes, la conservación de los pastos está
vinculada al mantenimiento del pastoreo. Algunos estudios parecen haber demostrado
que existe una relación estrecha entre el cese o declive paulatino del pastoreo y la
pérdida de diversidad vegetal en las comunidades utilizadas.
El objetivo principal de este trabajo es la caracterización y clasificación de los pastos
de puerto de las cabeceras de los valles occidentales del Pirineo aragonés mediante
teledetección. Ello conlleva, en relación con la metodología utilizada, i) la integración de la
dimensión multiestacional en el análisis, para lo que nos serviremos de escenas Landsat desde
finales de la primavera a inicios del otoño; ii) la aplicación de procedimientos de
clasificación, tanto “no supervisada” como “supervisada” (Chuvieco, 2010), valiéndonos de
zonas de entrenamiento, delimitadas a partir de la información existente (bibliografía,
cartografía) y el conocimiento experto, e integrando –junto a la información espectral– la
relativa a las características topográficas del terreno, como la altitud o la iluminación; iii) la
caracterización de las comunidades de pastos a partir de la información espectral, asociada a
las imágenes de satélite, y las variables topográficas.
Todo ello implica explorar cuáles son las informaciones más relevantes y abordar un
análisis explicativo de los resultados obtenidos al aplicar los diversos ensayos metodológicos.
MATERIAL Y MÉTODOS
El área de estudio –Parque Natural de Los Valles Occidentales– se localiza en el
extremo noroccidental del Pirineo aragonés, colindando al norte con Francia y al oeste con
Navarra. Se extiende por las cabeceras de los ríos Veral, Aragón Subordán, Osia, Estarrún y
Lubierre. Administrativamente, se ubica dentro de la Comarca de la Jacetania (Huesca),
afectando a los términos municipales de Ansó, Aisa, Aragüés del Puerto, Borau y Hecho. En
conjunto, el Parque ocupa 27.073 ha, a las que se añaden 7.335 ha de Zona Periférica de
Protección, también incluida dentro del estudio.
Dada la elevada variabilidad fenológica de este tipo de pastos se considera como
hipótesis inicial la idoneidad del uso simultáneo –en el contexto de un análisis
multiestacional– de imágenes de diversos momentos del año para la correcta clasificación y la
identificación de diferentes tipologías de interés ganadero. Por ello, se han utilizado 3
imágenes Landsat 5, del sensor Thematic Mapper, de las siguientes fechas: 22/06/2009,
08/07/2009 y 10/09/2009; se trata de imágenes de 30 m de resolución espacial, con registro
óptico en el visible (3 bandas), infrarrojo próximo (1) e infrarrojo de onda corta (2). El
software utilizado para el tratamiento de las imágenes ha sido ERDAS Imagine (2014, v.
2013); para el posterior tratamiento de la información en entorno SIG se ha usado ArcGIS
(2014, v.10).
Tras la selección de las imágenes, dentro de la secuencia metodológica de procesado,
se han aplicado de forma exhaustiva los debidos pretratamientos, especialmente relevantes
por cuanto se trata de un área de montaña, con fuertes contrastes topográficos, y de un análisis
multitemporal, que involucra varias imágenes. Por ello, se ha procedido a su corrección
radiométrica, que implica la conversión de los niveles digitales originales en valores de
reflectividad; de esta forma se obtiene un parámetro físico comparable para las diferentes
imágenes. La reflectividad es dependiente de las características fisicoquímicas del cuerpo que
refleja la energía, anulando la variabilidad en las condiciones de iluminación que impone el
relieve y el momento del año. Para alcanzar este objetivo son necesarios diversos procesos
intermedios: cálculo de la radiancia espectral (introduciendo la iluminación a partir del MDT
y la fecha de las imágenes), estimación de la reflectividad en el techo de la atmosfera,
determinación de la dispersión atmosférica y, finalmente, normalización topográfica de las
imágenes.
Una vez corregidas las imágenes se ha abordado la clasificación digital, consistente en
la asignación de cada pixel a un número finito de categorías, sean éstas espectrales (modo no
supervisado) o informacionales (supervisado). Con el objeto de resaltar el contenido espectral
y sintetizar la información de las bandas originales se han calculado neocanales que
permitieran generar información continua y mejoraran el proceso de clasificación digital; para
ello nos hemos servido del Análisis de Componentes Principales para cada una de las tres
imágenes.
La definición de la leyenda empleada en el proceso de clasificación se ha basado, por
una parte, en el contenido espectral de las clases generadas mediante el modo no supervisado,
que ha servido para evaluar el potencialidad discriminante de los diferentes tipos de pasto, así
como número de éstos y, por otro lado, la bibliografía existente, fundamentalmente los
trabajos de Montserrat-Recoder (1960, 1964, 1968, 1971, 1973), y las comunicaciones
personales del Dr. F. Fillat (IPE-CSIC) y del ganadero Martín Gastón Aznárez, siempre
completando el conocimiento experto.
Para el método no supervisado –orientado al análisis exploratorio de las categorías– se
ha utilizado el algoritmo ISODATA, mientras que para el supervisado se ha aplicado el
procedimiento de máxima probabilidad. En ambos casos, se ha operado sobre los tres
primeros componentes principales de cada una de las tres imágenes utilizadas y la cartografía
de iluminación. Para ello, se definieron áreas de entrenamiento y validación, obteniéndose
finalmente un resultado que arroja un 89,2% de exactitud.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La cartografía de ocupación del suelo resultante, en la que se han diferenciado con
mayor detalle las comunidades de pastos, se recoge en la Figura 1; para estas últimas, se
señalan a continuación algunos de sus rasgos fundamentales en los párrafos siguientes. Antes
de ello debe señalarse que, debido al clima subcantábrico con tendencia submediterránea que
caracteriza la zona de estudio (Montserrat-Recoder, 1964) y el papel desempeñado por el
relieve, que amortigua hacia el Este la influencia atlántica, son frecuentes las situaciones de
inversión térmica, por lo que algunas comunidades vegetales se localizan altitudinalmente de
forma atípica.
Cervunal
El cervunal es conocido en la zona como cerrillo, existiendo topónimos relacionados,
como por ejemplo, el cerrillar de la vertiente entre La Ezpelunga y Zotarola.
El cervuno (Nardus stricta L.) es una gramínea basta que presenta desarrollo de
micorrizas. Precisa de suelos ácidos y tolera la acumulación de restos vegetales mal
humificados. Cuando es pastado, se enriquece con el regaliz (Trifolium alpinum L.), siendo
más apreciado por el ganado (Montserrrat-Recoder, 1971). En el área de estudio, la
persistencia de la nieve, que contribuye al acortamiento del período vegetativo, se relaciona
con el incremento de la Festuca scoparia A.Kern.
Figura 1. Ocupación del suelo en el Parque Natural de Los Valles Occidentales, 2009.
En la zona más occidental es muy necesario el pastoreo intenso y precoz para frenar el
desarrollo del cervuno, pues, si por abandono o falta de pastoreo éste llega a dominar,
evoluciona hacia un pasto menos apetecible por el ovino –denominado “agrio” o “basto” por
los pastores– frente al mayor interés pastable del bien explotado o fino (Montserrrat-Recoder,
1971). La recuperación del cervunal, en un escenario deseable de incremento de la cabaña
ganadera, podría apoyarse en un primer desbroce del matorral, seguido de pastoreo intenso
por equinos y, más tarde, por vacuno, que daría entrada al ovino, que sería capaz de mantener
ese cervunal más fino, propiciando la entrada del regaliz.
Pasto discontinuo
En las vertientes empinadas, junto a gleras y canchales, domina un pasto discontinuo y
punzante en el que suele dominar la F. eskia. En las laderas calizas más soleadas encontramos
las comunidades de F. scoparia.
Pasto encharcado
El pasto encharcado definido en la leyenda queda reducido a la Val de Agua Tuerta y a
algunas zonas cercanas a fuentes. Estas comunidades vegetales de especias higrófilas llevan
una orla de pasto turboso en el que dominan los cárices. Las especies que podemos encontrar
son Saxifraga praetermissa D.A. Webb, especie más común de los neveros pedregosos, junto
con Caltha palustris L., Veronica pnoae Gouan, Epilobium anagallidifolium Lam., Tofieldia
calyculata L. y Bartsia alpina L., entre otras.
Pasto denso
En los rellanos menos erosionados se conforma un pasto más denso y estable, tanto
sobre substrato ácido como básico, que se identifica con el Bromion erecti, en el que aparecen
acompañantes Festuca eskiae Ramond ex D.C. y F. gautieri (Hack.) K.Richt., además de
otras gamíneas que densifican el pasto, junto al Carex curvula All. (Montserrrat-Recoder,
1971).
En esta categoría de nuestra cartografía se integran también las comunidades de
plantas de hoja ancha y de mayor tamaño que colonizan las zonas de suelo más rico, con
exceso de materia orgánica; tal es el caso de las majadas1, conocidas como “cubilares” en la
zona de estudio, en cuya orla exterior aparece el Bromion.
Prados de siega
Esta categoría es la menos representada en la zona de estudio y se ubica en los fondos
de valle de los principales ríos. Escasamente representados en el más occidental, el Veral,
donde se han incluido algunas zonas de prados de diente que son susceptibles de siega; es en
el valle del Aragón Subordán donde se encuentran las mayores superficies de esta categoría,
debido a la morfología más abierta del valle; también encontramos prados de siega en los rios
Osia y Estarrún.
Estas comunidades varían en composición, pero dominan principalmente forrajeras
como el raigrás y el trébol blanco en los prados de diente y leguminosas como la esparceta y
la alfalfa en los de siega, además de pastizales de raigrás y festucas. En estos prados de siega
el redalle (pación2) se aprovecha a diente.
1
Las majadas son zonas de sesteo del ganado, fijas, abrigadas y cercanas a las cabañas de pastores. Otro tipo de majada son los acaloraderos,
lugares venteados o a la sombra donde el ganado pasa las horas de más calor y el viento ayuda a librarse de los molestos insectos.
2
Pación refiere a la hierba de un prado que se pasta en verano u otoño, tras la siega; equivale a lo que los ingleses denominan aftermath
(Montserrat-Recoder, 1960).
Matorral
Esta clase, que se sitúa en laderas del piso alpino y subalpino, se corresponde
principalmente con enebrales (Juniperus sp), erizales (Echinospartum horridum) y bojedales
(Buxus sempervivens); además, en esta categoría se incluyen también los brezales, que en el
área de estudio tienen presencia escasa y muy localizada en la ladera norte de Guarrinza. Su
avance es en detrimento de los puertos de verano y de tránsito, a expensas del cervunal; un
estudio previo de la dinámica de la ocupación del suelo en la zona, reveló que en 1957 estas
comunidades no estaban presentes y la zona (pastada por las borregas) estaba dominada por el
cervunal (Gastón y De la Riva, 2013).
CONCLUSIONES
El análisis realizado pone de manifiesto que, como se planteaba en la hipótesis de
partida, la utilización de imágenes Landsat TM permite abordar con buena calidad temática y
suficiente detalle espacial la cartografía y caracterización de los pastos de puerto en el área de
estudio Como consecuencia de la situación geográfica del Parque Natural de Los Valles
Occidentales, la influencia de las estaciones se inicia siempre desde los puertos más
occidentales, avanzando hacia los más orientales. En consecuencia, el enfoque multiestacional
adoptado se revela óptimo y necesario; la integración de diferentes fechas permite cubrir el
ciclo fenológico de los pastos, recogiendo los cambios en su comportamiento espectral y la
influencia de una gestión ganadera que se adapta a las condiciones climáticas y a los
diferentes estados de los pastos a lo largo del año. Además, el uso de la información de
iluminación –en lugar de la directamente expresada por las altitudes del modelo digital de
elevaciones– contribuye a mejorar los resultados. La clasificación “supervisada” –máxima
probabilidad– de las categorías se ha alcanzado con un acierto del 89,2%, utilizándose la “no
supervisada” como guía para el entrenamiento.
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REMOTE SENSING FOR CARTOGRAPHY AND CHARACTERIZATION OF
SUMMER PASTURES IN WEST PIRINEO ARAGONÉS
SUMMARY
The goal of this work is the characterization of summer pastures of the western valleys of the Aragonese
Pyrenees, headers that make up the Natural Park of Los Valles Occidentales. The study area corresponds with
the territory of the Natural Park and its Peripheral Protection Zone. To address this characterization, remote
sensing techniques are tested by applying different methods of Land Cover classification, using specific
software, and further treatment of this information in a GIS environment. The initial hypothesis is stated in terms
of the adequacy of multitemporal remote sensing analysis for classification of summer pastures and the
identification of different types of livestock interest within this category. As a result, a mapping of Land Cover,
in which it has been possible to differentiate and delineate with certainprecision several grazing communities are
obtained. Basically, multispectral remote sensing data from Landsat program is used, the classification is also
supported by information from existing maps and expert knowledge of the study area.
Key words: digital classification, Nardus strictagrasslands, land cover.