Contribución al estudio de los humedales del manto eólico litoral de el Abalario-Doñana a partir de imágenes AHS

C. Antón-Pacheco

Description

Resumen
Se han registrado tres campañas de vuelos con el sensor hiperespectral AHS sobre el Manto Eólico Litoral de El Abalario-Doñana (MEL), importante ecosistema que comprende un gran número de lagunas permanentes y temporales, en parte dependientes del agua subterránea. El sensor AHS es un nuevo espectrómetro de imagen aeroportado que registra la radiación de las regiones solar y térmica del espectro en 80 canales. Las imágenes obtenidas en primavera y principios del otoño de 2004 y 2005 han sido geocodificadas utilizando los parámetros de orientación externa medidos por un sistema inercial GPS/INS a bordo del avión. Se han aplicado correcciones atmosféricas utilizando espectroradiometría de campo registrada durante los vuelos. A partir de la información AHS corregida y calibrada se han cartografiado los niveles de inundación de las formaciones palustres y sus fluctuaciones durante el período comprendido entre abril de 2004 y septiembre de 2005. Las medidas de campo y el tratamiento de los datos AHS ha permitido identificar y cartografiar la vegetación higrofítica (monte negro) característica de la zona, cuya distribución es un buen indicador de la profundidad del nivel freático en este sector del acuífero regional Almonte-Marismas.
Abstract
High spectral-resolution AHS data have been collected over the Manto Eólico Litoral El Abalario- Doñana (MEL) within the nature reserve of Doñana, a Ramsar wetland, which constitutes one of the largest and most important remaining wetlands in Europe. The MEL is located in the eolic mantle of the Huelva coastal plain and holds a large number of permanent and temporal shallow marsh lagoons. Natural vegetation is mainly composed of different types of shrub communities, whose distribution depends on their position with regard to the phreatic water table depth of the Almonte-Marismas aquifer. The AHS system is a new 80-band airborne hyperspectral scanner covering the visible through long wave thermal IR. Data were collected during three flight campaigns in spring and early fall 2004 and early fall 2005. Atmospheric correction and in situ spectral reflectance measurements have been applied and the data has been geo-rectified using an integrated GPS/INS. Surface water fluctuation in april and september 2004 and september 2005 have been mapped and spectral characterization and mapping of hygrophytic shrub vegetation has been performed.

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Extrait

Revista de Teledetección. 2006. 26: 48-58
Contribución al estudio de los humedales del
manto eólico litoral de el Abalario-Doñana a partir
de imágenes AHS
1 1 2 2 1C. Antón-Pacheco , M.T. Moreno , J. A. Gómez , M. Jiménez , C. Mediavilla ,
1 2 2 2 1J.C. Gumiel , E. Prado , J.G. Rejas , O. Gutiérrez y A. Rebollo
[e-mail]
1Instituto Geológico y Minero de España. La Calera 1. 28760 Tres Cantos. Madrid.
2Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial. Ctra. de Ajalvir, km 4. 28850 Torrejón de Ardoz.
Madrid. [e-mail]
RESUMEN ABSTRACT
Se han registrado tres campañas de vuelos con el High spectral-resolution AHS data have been
colsensor hiperespectral AHS sobre el Manto Eólico lected over the Manto Eólico Litoral El
AbalarioLitoral de El Abalario-Doñana (MEL), importante Doñana (MEL) within the nature reserve of Doñana,
ecosistema que comprende un gran número de lagu- a Ramsar wetland, which constitutes one of the
nas permanentes y temporales, en parte dependientes largest and most important remaining wetlands in
del agua subterránea. El sensor AHS es un nuevo Europe. The MEL is located in the eolic mantle of the
espectrómetro de imagen aeroportado que registra la Huelva coastal plain and holds a large number of
perradiación de las regiones solar y térmica del espectro manent and temporal shallow marsh lagoons. Natural
en 80 canales. Las imágenes obtenidas en primavera vegetation is mainly composed of different types of
y principios del otoño de 2004 y 2005 han sido geo- shrub communities, whose distribution depends on
codificadas utilizando los parámetros de orientación their position with regard to the phreatic water table
externa medidos por un sistema inercial GPS/INS a depth of the Almonte-Marismas aquifer. The AHS
bordo del avión. Se han aplicado correcciones atmos- system is a new 80-band airborne hyperspectral
scanféricas utilizando espectroradiometría de campo ner covering the visible through long wave thermal
registrada durante los vuelos. A partir de la informa- IR. Data were collected during three flight
camción AHS corregida y calibrada se han cartografiado paigns in spring and early fall 2004 and early fall
los niveles de inundación de las formaciones palus- 2005. Atmospheric correction and in situ spectral
tres y sus fluctuaciones durante el período compren- reflectance measurements have been applied and the
dido entre abril de 2004 y septiembre de 2005. Las data has been geo-rectified using an integrated
medidas de campo y el tratamiento de los datos AHS GPS/INS. Surface water fluctuation in april and
sepha permitido identificar y cartografiar la vegetación tember 2004 and september 2005 have been mapped
higrofítica (monte negro) característica de la zona, and spectral characterization and mapping of
hygrocuya distribución es un buen indicador de la profun- phytic shrub vegetation has been performed.
didad del nivel freático en este sector del acuífero
regional Almonte-Marismas. KEY WORDS: hyperspectral AHS data, wetlands,
hygrophytic vegetation, water-table depth, Doñana.
PALABRAS CLAVE: imágenes hiperespectrales
AHS, humedales, vegetación higrofítica, acuífero,
Doñana.
ciados: el Sistema Eólico, la Marisma y la Vera con-INTRODUCCIÓN
forman los humedales de esta región. Aunque la
Marisma depende fundamentalmente de las aporta-Doñana y su entorno constituyen uno de los
ciones del sistema hidrológico superficial, la hidro-enclaves húmedos con mayor valor ecológico de
dinámica del complejo palustre del Manto EólicoEuropa. Declarada Reserva de la Biosfera por la
UNESCO en 1980 e incluida en el convenio está estrechamente relacionada con las descargas de
Ramsar en 1982. Forma parte de la Red Natura las aguas subterráneas del sistema acuífero de
como Zona de Especial Protección para las Aves Doñana. Durante los últimos cincuenta años, el área
(ZEPA) desde 1988 y es declarada Patrimonio de la de Doñana y su entorno han sido sometidos a una
Humanidad en 1994. Tres ecosistemas bien diferen- profunda modificación con la introducción de
bos48 Número 26 - Diciembre 2006Contribución al estudio de los humedales del manto eólico litoral de el Abalario-Doñana a partir de imágenes AHS
ques de pino y eucalipto, así como de arrozales y el Arroyo de La Rocina y al sur por la Costa de
cultivos de regadío. La transformación de ciertos Castilla y se extiende desde el río Tinto hasta la
flecha de la desembocadura del Guadalquivir (figurasectores de la marisma, las extracciones de aguas
1). Esta formación eólica se incluye en elsubterráneas para riegos de uso agrícola y el
desaEcosistema Litoral de Doñana (Montes et al.,rrollo de áreas urbanas próximas a estas zonas
1998). Se diferencian hasta cinco mantos eólicos enhúmedas han provocado problemas zonales en el
función de su geomorfología y comportamientonivel freático del sistema acuífero regional
hidrodinámico (Borja et al., 1996). Entre ellos des-Almonte-Marismas. Los descensos prolongados
taca el Alto Manto Eólico Húmedo de Dunasdel nivel piezométrico producen severas
modificaFitoestables, donde se localiza el núcleo principalciones en la descarga natural por los ecotonos,
reduciendo la extensión de los humedales durante
la época seca.
Las imágenes multiespectrales registradas desde
avión y satélite proporcionan una visión óptima de
los niveles de inundación de la marisma y de las
formaciones palustres, permitiendo detectar los
cambios a lo largo de distintos periodos
hidrológicos. En este sentido, en un trabajo preliminar se
abordó el estudio de una serie temporal de
imágenes Landsat y una imagen del sensor aeroportado
ATM para determinar las fluctuaciones de la
lámina de agua de las lagunas peridunares de Doñana
(Moreno et al., 2004). En este estudio se han
utilizado los datos registrados por el sensor
hiperespectral Airborne Hyperspectral Scanner (AHS). Estos
sensores registran los datos en bandas espectrales
estrechas y continuas, lo que posibilita el
reconocimiento de rasgos espectrales diagnósticos críticos
Figura 1: Situación del Manto Eólico Litoral de El
para identificar las distintas cubiertas. La utiliza- Abalario-Doñana (MEL) y líneas de vuelo AHS.
ción de sensores aeroportados ha dado buenos
resultados en detección de suelos contaminados por
metales pesados a partir de datos HyMap (Antón- del complejo palustre endorreico de Doñana. Existe
Pacheco et al., 2002) y en estudios del grado trófi- un inventario recientemente actualizado por
Ruizco de embalses a partir de datos CASI-2 (Ruiz- Labourdette et al., en prensa. Desde el punto de
Verdú et al., 2001). Se han registrado datos AHS en vista hidrogeológico, se sitúa en el extremo
merila zona correspondiente al Manto Eólico Litoral de dional del acuífero Almonte-Marismas, conocido
El Abalario–Doñana (MEL) para realizar la carto- también como acuífero de Doñana o sistema
acuígrafía de los niveles de inundación de las forma- fero 27, según antigua nomenclatura del Instituto
ciones palustres durante el período comprendido Geológico y Minero de España (IGME, 1992). La
entre marzo de 2004 y septiembre de 2005. presencia del Parque Nacional de Doñana (54252
También se ha evaluado su utilidad para el estudio ha) y del Parque Natural de Doñana (53709 ha),
y caracterización de las formaciones palustres y de que prácticamente lo circunda, confieren a este
las distintas comunidades de vegetación higrofítica entorno una peculiar relevancia ecológica.
asociadas en el sector de las lagunas peridunares de Desde el punto de vista geológico, el acuífero
Doñana. está constituido por una alternancia de materiales
detríticos con intercalaciones de limos y arcillas
depositados durante el Pliocuaternario sobre un
ÁREA DE ESTUDIO substrato regional de muy baja permeabilidad
(formación “margas azules”). Los materiales acuíferos
2El Manto Eólico Litoral de El Abalario-Doñana ocupan una extensión de 3400 km , de los que 1800
2(MEL) se sitúa en el extremo meridional del acuí- km están confinados bajo los sedimentos recientes
fero Almonte-Marismas. Está limitado al norte por arcillosos de la marisma (acuífero en carga) y el
Número 26 - Diciembre 2006 49C. Antón-Pacheco, M.T. Moreno, J. A. Gómez, M. Jiménez, C. Mediavilla, J.C. Gumiel, E. Prado, J.G. Rejas, O. Gutiérrez y A. Rebollo
resto constituyen el área de recarga del acuífero vegetación viene determinada fundamentalmente
libre. La recarga natural del acuífero se produce por la fluctuación de la capa freática (Zunzunegui,
mayoritariamente por infiltración de agua de lluvia 1998), que a su vez, está influida por la topografía.
local en la zona de acuífero li