de Betania, usando el índice NDVI

4.2.1. Visualización NDVI enero 2020

Una vez realizada la combinación de bandas para la determinación del NDVI en la imagen Landsat 8 de enero de marzo de 2020, el resultado es:

Figura 21. Visualización del nivel de biomasa en el cuerpo de agua del embalse de Betania, usando el índice NDVI.

En la figura 21 se observa que, en las áreas de color verde claro, si bien presentan un nivel de biomasa bajo, sí presentan relación con las áreas con respuesta espectral al fosforo, ratificando esto la relación directa entre la disposición del fosforo y los procesos de eutrofización en el cuerpo de agua del

embalse. Igualmente, se pueden definir con mayor claridad las áreas con presencia de biomasa que, para el cuerpo de agua, corresponde a un aproximado de 85% del área de límite del cuerpo de agua.

5. ANALISIS DE RESULTADOS

Mediante la identificación de la respuesta espectral del fosforo, se permitió establecer la distribución de este elemento en el cuerpo de agua de la represa y su relación como elemento determinante en los procesos de eutrofización, y en específico, en las áreas utilizadas como jaulas o piscinas de reproducción piscícola. Los datos de campo utilizados son fundamentales al momento de ejecutar el análisis estadístico para la definición de la firma espectral respecto al fosforo, sirviendo esto como base, no solo para contar con datos más actualizados, sino además, permitir la mejor definición de modelos complementarios en función de otros factores que permitan determinar con mayor precisión, el estado actual de contaminación y eutrofización de la represa.

Si bien es cierto, que los datos utilizados en esta investigación están muy bien distribuidos geográficamente en la zona de estudio, se podrían correlacionar más variables con el fin de obtener un comportamiento espectral más cercano a la realidad. En el trabajo de Luna y Aburto (2014), se utilizaron, además de datos de niveles de fósforo, datos para la variable nitrógeno, dando buenos resultados para la implementación de un sistema de tratamiento de aguas superficiales.

Esto permitiría generar mejores modelos de manejo respecto, no solo al control de la calidad del agua, sino además de la generación de herramientas de decisión en el manejo socioeconómico en la destinación del recurso hídrico que involucre una mayor precisión, haciendo un control de la alteración del paisaje ecosistémico y los servicios asociados a este, a partir de procesos antrópicos, no solo en la producción piscícola en la represa de Betania, sino en las descargas de aguas residuales de los centros poblados ubicados en el borde del cuerpo de agua y otras actividades socioeconómicas, lo que desencadena a una taza mayor los procesos de clasificación trófica.

Por otra parte, en los estudios realizados por Araque y Jiménez (2009), la caracterización de la firma espectral es necesaria para la detección de diferentes coberturas, donde se analizó la sanidad vegetal de los cultivos de palma.

Igualmente, en Ávila, Escobar y Morantes (2019), se utiliza la firma espectral para el control del crecimiento en cultivos de maíz.

Con el desarrollo de la metodología, basada en espectroradiometría satelital, se dan los primeros avances de estudios no invasivos (sin contacto con el elemento espacial). Sin embargo, se pueden proponer mejoras con estudios basados en espectroradiometría de campo. Estos estudios utilizan el potencial de mayores longitudes del espectro electromagnético, donde se puede caracterizar, y modelar comportamientos espectrales de mayor complejidad.

Así mismo, la aplicación dentro de este estudio del índice de correlación de Pearson, entre el contenido de fosforo y las bandas espectrales, muestran una correlación con la banda cuatro de 0.51, lo cual busca explicar las variables, así como lo realizado por Álvarez, De Santis y Chuvieco (2005), donde se detectó una correlación alta entre el contenido de humedad de la biomasa y la posibilidad de incendios forestales. Según por lo expuesto por Ferrero et al. (2002), se evidencia la importancia de analizar la correlación espectral entre pares de bandas a partir de la generación de componentes principales. Los estudios realizados por Ávila (2020), donde de calculan áreas afectadas por incendios a partir de la espectroradiometría satelital, permiten sustentar los resultados obtenidos en este estudio.

Con los resultados obtenidos de la presente investigación, se logró dar respuesta a la pregunta de investigación, referente al comportamiento espectral del fosforo en las diferentes longitudes de onda de los sensores trabajos. Como se evidencia en la figura 14, la respuesta espectral decrece a medida que se incrementa la longitud de la onda. Estos comportamientos son característicos de contenido de humedad en los elementos de un territorio. También se observa en la figura 16, como el contenido de biomasa altera el comportamiento espectral del agua, que es descendente, en valores atípicos cuando hay contenido de biomasa.

Como aporte adicional a la presente investigación, también se evaluó el preprocesamiento de la información espacial a través de la herramienta de Google

Earth Engine, la cual hace más fácil de operar la información de tipo ráster, teniendo un alto rendimiento en los cálculos realizados, como lo realizado por Córdova, Venturini y Walker (2020), en el estudio de periodos de sequía y por Ochochoque (2017), en el análisis de uso cobertura forestal del suelo mediante análisis estadísticos, por citar algunos documentos, donde se evidencia el uso óptimo de estas geotecnologías para el procesamiento y modelamiento de la información espacial.

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se ha mostrado en esta investigación, que no solamente los estudios biológicos en torno a la calidad de agua poseen un potencial de conocimientos respecto a los impactos generados por los procesos productivos inherentes a la explotación piscícola del embalse de Betania, sino que también la combinación de este conocimiento con herramientas de percepción remota y procesamiento digital de imágenes, muestran un claro camino en la generación de nuevos escenarios que permitan ampliar estos conocimientos. Si bien, la firma espectral determinada para el fosforo mediante los procesos matemáticos y estadísticos descritos en la metodología ha permitido establecer la respuesta espectral para este mineral, la resolución de la imagen Landsat 5 del año 2007 no permite definir puntualmente la distribución espacial de este mineral en el cuerpo de agua. Sin embargo, el procedimiento sí permite correlacionar estadísticamente las variables tomadas en las muestras de campo con las diferentes bandas espectrales de las imágenes.

No obstante, la imagen Landsat 8 tomada para el mes de marzo de 2020 ha permitido una mejor visualización de la respuesta espectral del fosforo aplicando la combinación definida, a pesar de mantener al igual de la imagen Landsat 5, una resolución de 30x30 metros como tamaño de pixel, logrando visualizar no solamente las áreas de actividad piscícola muestreadas, sino además de otras áreas al interior del brazo del embalse con esta misma actividad. Estas mismas áreas de respuesta del fosforo, son coincidentes con el índice de vegetación diferencial normalizado NDVI.

Aunque la comparación temporal de las imágenes respecto a los niveles de fosforo y el NDVI, en el brazo Magdalena del embalse de Betania, no se logró obtener debido a lo anteriormente mencionado para la imagen Landsat 5, esta investigación permite establecer una base de investigación para estudios posteriores, a fin de obtener resultados a mayor detalle. Esto se lograría mediante la consecución de datos de campo actualizados, no solamente respecto a niveles de fosforo, sino además para otros componentes como la clorofila, el nitrógeno y el oxígeno disuelto; además de contar con una fuente o repositorios de imágenes de

tipo hiperespectral, cuya naturaleza permite contar con una mayor gama de opciones de combinación de bandas, permitiendo esto una mejor respuesta espectral para el elemento de estudio. Es de anotar que, con imágenes hiperespectrales más recientes, también se puede contar con mejores resoluciones espaciales para estas, esto es, la adquisición de imágenes tipo Sentinel, las cuales presentan resoluciones de 10X10 metros o para una investigación dirigida especialmente al objeto de esta investigación, realizar levantamientos fotográficos mediante de la utilización de drones.

Los insumos mencionados mejorarían los resultados obtenidos en esta investigación a futuro, permitiendo esto, generar una herramienta que establezca las áreas de alta afectación por eutrofización del embalse y así mismo proponer acciones a seguir con el fin de controlar y mejorar los indicadores de gestión y acción en torno a la calidad del agua en concordancia con las actividades piscícolas ubicadas allí.

Finalmente, este estudio permite considerar la importancia y pertinencia de realizar monitoreo a los procesos de eutrofización en el manejo de las cuencas hidrográficas, en torno al cuerpo de agua de la represa, como los aportes realizados por Doña, Caselles, Sánchez, Ferril y Camacho (2011), Carrasco (2020), y González y Rodríguez (2004). Estos estudios aportan análisis de las principales variables en el desarrollo de estos procesos como concentraciones de clorofila, turbiedad, y niveles de nutrientes, con el fin de evaluar amenazas y vulnerabilidad de los diferentes elementos del paisaje y territorio.

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