aplicación de las tecnicas de teledeteccion a la gestion integral de ...

APLICACIÓN DE LAS TECNICASDE TELEDETECCION A LAGESTION INTEGRAL DERECURSOS HIDRICOS.Salomón Montesinos y Lucia De Stefanogeosys@ctv.esGEOSYS, SL. Avda. Pío XII, 92, 2º-4. 28036.Madrid.RESUMENAplicación de las técnicas de teledeteccióna la gestión integral de recursos hídricos(ASTIMwR) es un proyecto cofinanciado por laDirección General XII (contrato ENV4-CT96-0366)dentro el programa de Medio Ambiente y Clima delCuarto Programa Marco de la Comisión Europea.ASTIMwR (Febrero 1997- Enero 1999) esel resultado del trabajo conjunto de ocho organismoseuropeos, para proporcionar a los gestores derecursos hídricos aplicaciones operativas basadas endatos de Observación de la Tierra.Los usuarios participantes en el proyectoson gestores del agua de zonas con característicasmuy distintas: Confederación Hidrográfica delGuadiana (55,412 Km 2 , cuenca del río Guadiana enterritorio español), INAG (11,600 Km 2 , cuenca delGuadiana en Portugal) y el Consorzio di Irrigazionee Bonifica di Paestum (307 Km 2 en la cuenca del ríoSele, Italia).A todos estos niveles de gestión,ASTIMwR ha identificado las necesidades: Dónde,Cuándo, Cómo, Cuánto y Por Quién es utilizada elagua. Los gestores de recursos hídricos necesitanherramientas de fácil manejo que les permitangenerar información a partir de datos deObservación de la Tierra.El proyecto ha diseñado e implementadouna aplicación informática compuesta por cuatromódulos que abarca: i) cuantificación de lasextracciones de agua subterránea, ii) control de laeficiencia de riego, iii) seguimiento de la evoluciónde zonas húmedas y iv) cartografía de laevapotranspiración.El sistema desarrollado en ASTIMwR esuna aplicación piloto, que abre el camino a nuevosdesarrollos basados en las necesidades específicas denuevos usuarios.ABSTRACTApplication of Space Techniques to theIntegrated Management of river basin WaterResources (ASTIMwR) is a shared-cost projectfunded by the Directorate General XII (contractENV4-CT96-0366) within the Environment andClimate Programme of the EC Fourth Framework.ASTIMwR (February 1997- January 1999)is the result of the joint effort of eight Europeanpartners, with the objective of providing watermanagers with truly operational applications basedon Earth Observation data.The customers involved in ASTIMwR arewater managers of areas of very different size:Confederación Hidrográfica del Guadiana (55,412Km 2 , Spanish part of the Guadiana catchement);INAG (11,600 Km 2 , Portuguese part of theGuadiana basin) and Consorzio di Irrigazione eBonifica di Paestum (307 Km 2 , Sele river basin inItaly).At all these management levels ASTIMwRidentified that water managers need to know Where,When, How, How much and by Whom water isused. Water managers ask for friendly tools that helpto generate useful information from E.O. data.The ASTIMwR project has implemented auser-friendly computer application, composed offour independent modules dealing with: i)groundwater extraction control, ii) irrigationperformance monitoring, iii) analysis of wetlandsevolution and iv) evapotranspiration mapping.The ASTIMwR application is a pilotsystem, which is expected to open the way to furtherdevelopments on the specific requirements andcharacteristics of other Water ManagementAuthorities.Palabras clave: Gestión de recursos hídricos, Aguassubterráneas, Eficiencia de riego,Evapotranspiración, Zonas húmedas.OBJETIVOSEl objetivo principal del proyectoASTIMwR ha sido poner la información generada apartir de datos de Observación de la Tierra alalcance de los gestores de recursos hídricos, sinnecesidad de que éstos deban ser expertos enteledetección, tratamiento digital de imágenes oSistemas de Información Geográfica.

CONSORCIOEl proyecto se ha llevado a cabo gracias a lacolaboración entre ocho organismos de cuatro paíseseuropeos, que han aportado su experiencia y suconocimiento, tanto en la gestión del agua, como enlas aplicaciones de las técnicas de teledetecciónespacial.El proyecto se ha estructurado alrededor detres usuarios, garantes de la operatividad (entérminos de coste económico y plazo de ejecución)de las aplicaciones que se abordan. Estos usuariosrepresentan tres niveles diferentes de gestión de losrecursos hídricos, tanto en función del tamaño delterritorio, como de las competencias que les confierela Ley de sus respectivos países:i) la Comisaría de Aguas de laConfederación Hidrográfica del Guadiana es unaunidad técnica encargada de la gestión del dominiopúblico hidráulico, del control del régimen deusuarios, de la calidad de las aguas y de la hidrologíade la cuenca del Guadiana en territorio español;ii) el Instituto da Água (INAG) es unorganismo perteneciente al Ministerio de MedioAmbiente portugués y responsable de la gestión delos recursos hídricos de las cuencas internacionales(compartidas con España), con especial énfasis en laplanificación integral de los recursos y en laprotección del medio ambiente. Iniciado el proyecto,se incorporó el Instituto de Hidràulica, EngenhariaRural e Agraria, IHERA, perteneciente al Ministeriode Agricultura portugués, que es el responsablenacional para el desarrollo rural y las nuevas áreasregables y;iii) el Consorzio di Irrigazione e Bonifica diPaestum-Sinistra Sele (SINSELE), es el equivalentea una Comunidad de Regantes española, de laprovincia de Salerno (Italia). Sus competenciasabarcan la gestión de la distribución del agua, laplanificación de nuevas obras hidráulicas y labúsqueda de la máxima eficiencia de riego en el árearegable de Paestum.Cuatro organismos más (una empresaprivada e tres institutos de investigación aplicada)han sido los encargados de desarrollar los módulosque constituyen la interfaz de usuario:GEOSYS S.L., ha sido el responsable delmódulo de medida y evaluación de las extraccionesde aguas subterráneas con destino a riego, ii) el IDR(Instituto de Desarrollo Regional de la Universidadde Castilla- La Mancha) ha sido el encargado delseguimiento de la evolución de humedales; iii) elSC-DLO de la Universidad de Wageningen enHolanda, el responsable de la cartografía, a nivel decuenca, de la evapotranspiración y iv) el Instituto deHidráulica de la Universidad de Nápoles (UNAP) haimplementado el control de la eficiencia de riego encolaboración con el SC-DLO.Por último, el International Institute forAerospace Survey and Earth Science (ITC) deHolanda, en colaboración con GEOSYS S.L., apartir de las especificaciones técnicas generadas paraestas aplicaciones, han desarrollado la interfaz deusuario, ASTIMwR, que permite llevar a cabo unconjunto amplio de tareas rutinarias, en laplanificación y gestión de recursos hídricos,utilizando datos de Observación de la Tierra.ZONAS PILOTOComo zonas piloto para realizar el estudiose han escogido la cuenca del río Guadiana (55.412Km 2 en territorio español y 11.600 Km 2 en Portugal)y el área regable de Paestum, con una extensión de307 Km 2 , en la vertiente izquierda del río Sele(Italia).PORTUGALEvoraBejaFaroCáceresToledoCórdobaSevillaHuelvaESPAÑACuencaAlbaceteFRANCIACuenca del GuadianaFigura 1.- Localización geográfica de la cuenca delrío Guadiana.METODOLOGIAEl estudio se ha llevado a cabo en tresfases: Definición, Desarrollo metodológico eImplementación del sistema (figura 2).

Diseño del SistemaSISTEMA MODULARPara cada módulo temático:CONTENIDO DELOS MÓDULOSRecogida de los datosProgramación de los módulosIntegración de los datosTratamiento de los datosDEFINICIÓNDESARROLLOGeneración de información temáticaDATOSPROCESADOSIMPLEMENTACIÓNVerificación del sistemaFigura 2.- Diagrama de las actividades del proyecto.La medida y evaluación de las extraccionesde agua subterránea con destino al regadío, respondea la necesidad, derivada de los preceptos de la Leyde Aguas, de ejercer, anualmente, el oportunocontrol sobre el régimen de explotación, de losacuíferos sobreexplotados. La metodología utilizadase basa en la integración de la superficie de loscultivos en regadío identificados a partir deimágenes multispectrales de alta resolución, con ellímite de los aprovechamientos inscritos en elRegistro de aguas Privadas de la Cuenca(Montesinos 1990) y (Montesinos y López-Camacho1991a).En el seguimiento de la evolución de zonashúmedas se han analizado los factores que influyenen el equilibrio hídrico de los humedales. Para ellose han relacionado los datos meteorológicos ypiezométricos de la zona con los cambiosproducidos en la superficie inundada y en los usosdel suelo en los últimos 20-25 años, no en vano elprimer satélite de la serie Landsat se lanzó en 1972,aunque las primeras imágenes disponibles de lacuenca del Guadiana que se han podido utilizar sonde 1978 (Fernández et al. 1996), (Vela et al. 1998),y (Montesinos y López-Camacho 1991b).El control de la eficiencia de riego tienecomo objetivo optimizar el uso de agua a escala dezona regable, evaluando la eficiencia de ladistribución del agua con respecto a las necesidadesde los cultivos y detectando las deficiencias delsistema de distribución. Este control se cuantificacon tres índices de eficiencia de riego o IP(Irrigation Performance Indices), que se calculan apartir de la integración de imágenes multiespectralescon el volumen de agua consumido, y con datosmeteorológicos y edafológicos (Azzali et al, 1991) y(Santini , 1992).La cartografía de la evapotranspiración seha basado en la aplicación del modelo SEBAL(Surface Energy Balance Algorithm for Land)Bastiaansen (1995) y Pelgrum y Bastiaanssen(1995), modificado para mejorar su operatividad ysu aplicabilidad en regiones semiáridas. Los datos deevapotranspiración se obtienen a escala de cuencahidrográfica utilizando imágenes de baja resoluciónespacial (NOAA-AVHRR) y a escala de zonaregable a partir de imágenes multiespectrales de altaresolución (LANDSAT TM).Catastro digitalBase de datos deaprovechamientosDatos de campoPiezometríaPluviometríaDatos de campoDistribucióndel aguaDatosmeteorológicosDatos de campoDatosmeteorológicosModelo SEBALControl de las extraccionesde aguas subterráneasGEOSYSSeguimientos dehumedalesIDRControl de laeficiencia de riegoUNAP.IIA, SC-DLOCartografía deevapotranspraciónSC-DLOLANDSAT 5-TMIRS-LISS IIINOAA-AVHRRFigura 3.- Esquema de los módulos temáticoscontemplados en el proyecto ASTIMwR.CONCLUSIONESASTIMwR ha permitido trasladar lastécnicas de teledetección desde el campo de lainvestigación básica a un contexto operativo,permitiendo evaluar la capacidad que tienen losdatos de Observación de la Tierra, en la actualidad,en la solución de problemas reales relacionados conla gestión de recursos hídricos.

ASTIMwR ha hecho posible canalizaresfuerzos y especialidades muy distintas al serviciode los gestores del agua. Así mismo, ha permitidoprofundizar en el conocimiento de la problemáticaligada a los recursos hídricos en la cuencamediterránea, constituyendo una base sólida para elestudio del agua en las regiones áridas y semiáridas.El proyecto ASTIMwR ha sido el primerproyecto piloto que ha finalizado sus trabajos dentrodel área de Centro de Observación de Tierra delCuarto Programa Marco de la Comisión Europea.Más detalles del trabajo y de los resultadoscientíficos del proyecto pueden verse en el FinalReport (ASTIMwR 1999).BIBLIOGRAFIAL.A. 1986. Legislación de Aguas. Editorial Tecnoss.a., Madrid.ASTIMwR 1999. Application of Space Techniquesto the Integrated Management of basin WaterResources, Final Report. DG XII. Bruselas.Azzali, S., Menenti, M., Meuwissen, Y.J.M. andVisser, T.M.N. 1991. Application of remote sensingtechnique to map crop coefficients in an Argentinianirrigation scheme, in Advances in Water ResourcesTechnology. Ed. G. Tsakiris. Balkema. Rotterdam.Bastiaanssen, W.G.M. 1995. Regionalization ofsurface flux densities and moisture indicators incomposite terrain. Ph.D. Thesis. WageningenAgricultural University.Fernández, M., Castaño, S. y Vela, A. 1996.Consideraciones sobre la gestión de los recursoshídricos y su situación en Castilla-La Mancha.Ensayos, Albacete, no. 11: 217-226.Montesinos, S. y López-Camacho, B. 1991b.Estudio mediante teledetección de los efectosderivados del plan de Regeneración Hídrica delParque Nacional de las Tablas de Daimiel. 9ªConferencia Internacional sobre Hidrología Generaly Aplicada, SMAGUA'91, Zaragoza,Pelgrum, H. and Bastiaanssen W.G.M. 1995.Determination of the regional surface energy budgetof the EFEDA grid. Interne mededeling 331, DLO-Winand Staring Centre. Wageningen. TheNetherlands. pp.50.Santini A. 1992. Modelling water dynamics in thesoil-plant-atmosphere system for irrigationproblems. Excepta, No. 6, Milano.Vela, A., Calera, A., Mejuto, M.F., Castaño, S., yRuiz, J.R. 1998. Application of remote sensingtechniques to the evaluation of water consumption.Proceedings of SPIE Europto Series. Volume 3499.pp. 58-69.Agradecimientos: Los autores quierenmostrar su más sincero agradecimiento a todasaquellas personas que, con su trabajo, esfuerzo ydedicación, han permitido llevar a cabo el proyectoASTIMwR: A. Mendes, I. Guilherme, y J.P. Avillez(INAG); A. Perdigão (IHERA); S. Castaño, A.Quintanilla, A. Vela, y M. Fernández (IDR); A.Meijerink, J. de Meijere, H. De Brouwer, G. Parodi,y W. Li Chung (ITC); M. Menenti, J.C. de Zeeuw,S. Azzali, C. Jacobs y B. Su (SC-DLO); M. Arpino(SINSELE); A. Santini, G. D’Urso y M. Boss(UNAP.IIA); José Ramón Aragón y Emilio Luna(Confederación del Guadiana); y R. Manzano, G.Martínez y C. Montesinos (GEOSYS S.L.).Montesinos, S. 1990. Teledetección: su utilizaciónen la cuantificación y seguimiento de recursoshidráulicos aplicados al regadío. Informaciones yEstudios, SGOP, Madrid, no.51.Montesinos, S. y López-Camacho, B. 1991a. LaTeledetección en la evaluación de la extracción deaguas subterráneas. 9ª Conferencia Internacionalsobre Hidrología General y Aplicada, SMAGUA'91,Zaragoza, 265-272.