8. LÍNEAS DE ACCIÓN

Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras “José Benito Vives de Andréis”- INVEMAR
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8. LÍNEAS DE ACCIÓN
Las líneas de acción se constituyen, en las directrices que guiarán la consolidación del
LabSI, como un grupo de investigación en el área de la geomática, encargado de ofrecer
soluciones geográficas a los programas de investigación que conforman el INVEMAR. De
este modo,
estas líneas hacen parte del marco general del plan, dentro del cual se
desarrollaran los proyectos y actividades que pretenden garantizar en un lapso de cinco
años, una optimización en los procesos técnicos y científicos que involucran captura,
procesamiento, almacenamiento y publicación de datos geográficos.
8.1. Línea de acción 1. Generación de conocimiento
Esta línea se concibe por la necesidad de solucionar el problema de conceptualización
teórica y metodológica en la utilización de tecnologías de información para la investigación
de los ambientes marinos, costeros y oceánicos. Así mismo, en búsqueda de posicionar el
LabSI dentro de los más altos estándares de calidad técnica, tecnológica y científica. De
este modo, dentro de esta línea se apoyarán y desarrollarán propuestas de investigación
que conduzcan a mostrar la aplicabilidad de las tecnologías de información en todo tipo de
estudios de carácter ambiental marino costero, así como la importancia de una adecuada
adquisición y tratamiento de los datos geográficos. Dentro de esta línea se proponen dos
programas base dentro de las cuales se formularán los proyectos de investigación:
Investigación en Sensores Remotos e Investigación en SIG y Análisis Espacial.
Programa 1.1. Investigación en Sensores Remotos
El objetivo de este programa es permanecer a la vanguardia de los avances tecnológicos
en sensoramiento remoto y promover su aplicación en las zonas marinas y costeras
colombianas en temáticas como sensores de alta resolución espacial y/o espectral,
oceanografía por satélite y nuevas herramientas para el procesamiento digital de
imágenes, desarrollando y validando modelos matemáticos y físicos (algoritmos) para el
procesamiento de los datos provenientes de sensores remotos e integrando los datos de
sensoramiento remoto con el SIG.
La percepción remota permite obtener observaciones globales, regionales o locales de los
ecosistemas marinos y costeros, los océanos y la atmósfera, de acuerdo a las necesidades
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de investigación. Día a día son muchos los adelantos y desarrollos que se ofrecen en este
campo, como por ejemplo la adquisición de datos de nuevos sensores ópticos o de radar,
alta resolución espacial y espectral, imágenes de sensores aeroportados, series de datos
para análisis regional, entre otros.
Dentro de este programa de investigación se establecen tres temáticas estratégicas: uso
de imágenes de alta resolución espacial y/o espectral para estudios en zonas marinocosteras, oceanografía por satélite y exploración de herramientas para el uso de SR.
Temática 1.1.1. Imágenes de alta resolución espacial y/o espectral para
estudios en zonas marino-costeras
El objetivo de ésta temática es estudiar la aplicabilidad, calidad, costo y aptitud de los
sensores disponibles para identificar, cartografiar y detectar cambios en los ecosistemas
marino-costeros sumergidos y emergidos y aguas estuarinas.
La vegetación presente en las zonas costeras, los ecosistemas marinos sumergidos y las
aguas estuarinas tienen complicadas firmas espectrales difíciles de identificar y
cartografiar. En los últimos tiempos, han sido puestos en órbita nuevos satélites que
proveen imágenes con resoluciones espaciales de 1 a 4 metros y cientos de bandas
espectrales, además de las técnicas avanzadas de toma de fotografías aéreas a color e
infrarrojas. Los proyectos propuestos para los próximos 5 años son:
a) Evaluación de la aplicabilidad, calidad, costo y aptitud de sistemas sensores alternos
de alta resolución espacial y/o espectral (SPOT5, IKONOS, QuickBird, ASTER) para
determinar la extensión y estado de ecosistemas marinos y costeros sumergidos y
emergidos como corales, pastos, manglares, playas, estuarios y lagunas costeras.
b) Evaluación de la aplicabilidad, calidad, costo y aptitud de fotografías aéreas
pancromáticas o a color para determinar la extensión y estado de ecosistemas marinos
y costeros emergidos como manglares, playas, estuarios y lagunas costeras.
c) Estudio y análisis de metodologías para la delimitación de ecosistemas marinos y
costeros con fotografías aéreas no ortorectificadas.
d) Estudio y análisis de metodologías para la determinación de biomasa, composición y/o
cambios espacio-temporales en los ecosistemas marino costeros a partir de datos
satelitales que sirvan como apoyo en el desarrollo de los indicadores ambientales.
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e) Evaluación y verificación de modelos y algoritmos de propagación de la luz en aguas
turbias costeras y estuarinas, incluyendo absorción y dispersión por sustancias
disueltas y partículas tales como clorofila, sedimentos suspendidos y sustancias
orgánicas disueltas, con el propósito de definir patrones de turbidez o contaminantes.
f) Estudio y análisis de metodologías para determinación de parámetros de corrección
atmosférica en zonas de alta pluviosidad (Pacífico colombiano).
g) Estudio y valoración de procesos fusión de imágenes RADARSAT y ASTER para
estudios ambientales zonas marino costeras de alta pluviosidad.
h) Evaluación, análisis y determinación de metodologías para seguimiento de procesos
geológicos en franjas costeras, como erosión y acreción.
i)
Estudio y evaluación de metodologías para la utilización de sensores ópticos como
Landsat ETM o ASTER para la delimitación en la plataforma continental (hasta 10 m.
de profundidad) de geoformas marinas o facies sedimentarias.
j) Evaluación de técnicas de clasificación digital de imágenes orientada a objetos y/o
clasificación múltiple en cascada para las zonas marino-costeras.
Temática 1.1.2. Oceanografía por satélite
El objetivo de esta temática es aplicar y evaluar técnicas y tecnologías de sensoramiento
remoto en las áreas marinas y oceánicas del país con el objeto de tener datos de
temperatura superficial del mar, patrones de circulación, tren de olas, intercambio de calor
aire-mar, observación de producción primaria por medio de distribución de fitoplancton y
desarrollo de modelos oceánicos para la predicción de procesos.
Para determinar parámetros oceanográficos, técnicas de procesamiento de imágenes y
modelamiento oceánico la percepción es una herramienta que ofrece soluciones
adecuadas, prácticas y de calidad. Hoy en día las imágenes disponibles para la realización
de este tipo de estudios son MODIS, AVHRR, RadarSat, SMOS, Landsat EMT y ASTER
entre las más conocidas, pero se deja abierta la posibilidad de explorar nuevos avances
tecnológicos al respecto. Los proyectos propuestos dentro de esta temática son:
a) Estudio y evaluación de procesamientos digitales para el análisis de patrones de
clorofila y temperatura superficial del mar, para la determinar zonas de surgencia,
utilizando imágenes MODIS o AVHRR.
b) Estudio y evaluación del uso de la banda L de RadarSat o de los productos de Nivel 2
(L2) de la misión SMOS (Soil Moisture & Ocean Salinity) para determinar medidas de
salinidad de la capa superficial de la masa oceánica en zonas marítimas.
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c) Análisis de picos de reflectancia y firmas espectrales en imágenes LANDSAT TM/ETM
para estudios de calidad de aguas abiertas y estuarinas.
d) Estudio del potencial de uso de la banda termal de LANDSAT TM en análisis de plumas
termales en desembocaduras al mar.
Temática 1.1.3. Exploración de herramientas para el uso de SR
El objetivo de esta temática es investigar sobre herramientas alternas para el
procesamiento de productos de percepción remota, que beneficien los procesos
investigativos optimizando recursos, ampliando el conocimiento y mejorando los procesos
de generación de nuevos datos y resultados esperados.
a) Revisión de fortalezas y debilidades del software GRASS (Geographic Resources
Analysis Support System) para el procesamiento de imágenes satelitales para
ecosistemas marinos y costeros.
b) Determinación de potencialidades del software GRASS en el procesamiento de texturas
en imágenes de radar para estudios ambientales en el Pacífico colombiano.
c) Caracterización y modelamiento de firmas espectrales propias de ecosistemas marinos
y costeros empleando el software ENVI (Environment for Visualizing Image).
d) Estudio y evaluación de metodologías para análisis multitemporales empleando las
herramientas de clasificación del software SPRING v4.1 (Sistema de Procesamiento de
Información Georreferenciada).
e) Evaluación de software que permita generar clasificaciones orientadas a objetos
(Software eCongnition).
Programa 1.2. Investigación en SIG y Análisis Espacial
El objetivo de este programa es hacer investigación en novedosas técnicas que permitan
mejorar el almacenamiento, análisis y modelación de información espacial que se necesite
en los procesos de investigación aplicada, apoyo al diagnostico y soporte para la toma de
decisiones ambientales en las zonas marinas y costeras del país.
La base de un conocimiento acertado y eficiente sobre un paisaje en el que interactúan
sinnúmero de factores y actores, es definitivamente la información geográfica bien
documentada. Hoy en día ésta información es vital para ser la base de nuevas
investigaciones y para ser el soporte a las decisiones que se tomen sobre el paisaje. De
esta forma, se convierte en parte vital de la dinámica de trabajo del LabSI, ofrecer
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protocolos estandarizados de almacenamiento de la información, pero principalmente
generar alternativas de análisis y modelamiento de los datos que den como resultado el
planteamiento de proyectos de investigación en los que los SIG sean una de las
herramientas principales y así también ser la base para formular planes de manejo y
gestión de zonas marinas y costeras, ofreciendo respuestas respecto al lugar donde se
encuentra el recurso y su dinámica y brindando alternativas de carácter espacial con
respecto a la ubicación de los mejores sitios para desarrollar actividades de uso,
infraestructura y declaración de áreas de protección, entre otras utilidades.
En aras de consolidar la óptima administración y generación de información geográfica
marino-costera, el INVEMAR requiere, sobre los principios de optimización de recursos
económicos y aprovechamiento de recursos tecnológicos, hacer uso de las potencialidad
de las herramientas SIG en la investigación y en la toma de decisiones para la gestión
ambiental, continuando con los esfuerzos ya comenzados sobre las siguientes temáticas
de investigación: Modelo de datos geográficos marinos y costeros, análisis espacial y
diseño de escenarios tendenciales.
Temática 1.2.1. Modelo de Datos Geográficos -MDG- Marinos y Costero
Adoptar tecnología en una estructura de almacenamiento definida y del desarrollo de
destrezas en el análisis de objetos geográficos marino costeros, sus atributos, sus
relaciones (espaciales o no espaciales) y el comportamiento, con el fin de hacer una
representación formal y abstracta lo más veraz posible de su funcionalidad dentro del
paisaje marino costero del país. Las actividades propuestas para iniciar y consolidar un
nivel cero que de paso a investigación en los próximos 5 años serían los siguientes:
a) Revisión del estado del arte en la temática de la semántica espacial en la construcción
de modelos de datos ambientales marino costeros.
b) Análisis de fortalezas y potencialidades de la construcción de un modelo de datos
ambiental marino costero que permita el análisis integrado de información basado en
el conocimiento espacial.
c)
Conceptualización del MDG para las zonas costeras, insulares y espacios oceánicos de
Colombia como instrumento de planificación para la toma de decisiones.
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d) Diseño del módulo de datos de monitoreo, prevención y protección de los ecosistemas
marinos y costeros dentro del MDG.
e) Diseño del módulo de datos del MDG del INVEMAR que permita el almacenamiento,
captura y análisis de información espacial para que apoye la toma de decisiones en
cuanto a la rehabilitación de ecosistemas marinos y costeros.
f) Diseño del módulo de datos del MDG del INVEMAR para la valoración económica de las
áreas marino costeras del País, que almacene la información geográfica de
contabilidad ambiental, valoración de ecosistemas estratégicos y servicios ambientales,
y soporte el análisis económico para la toma de decisiones y formulación de políticas.
g) Diseño del módulo de datos del MDG del INVEMAR para el almacenamiento de
información alfanumérica y geográfica de inventarios de usos de recursos, ecología
pesquera, maricultura y otros sistemas de producción, que soporten el análisis espacial
de uso y producción sostenible de recursos vivos y de los ecosistemas marinos y
costeros.
h) Diseño del módulo de datos del MDG del INVEMAR que permita la administración de
información geográfica sobre inventarios de especies promisorias que soporte análisis
para fortalecer la bioprospección marina.
i)
Diseño del módulo de datos del MDG del INVEMAR que permita la captura de
información de organización de los sistemas ecológicos y cruce la de inventarios de
biodiversidad para soportar los análisis de indicadores sobre dinámica de ecosistemas.
j) Diseño del módulo de datos del MDG del INVEMAR que soporte la captura y análisis de
información espacial relacionada con la identificación de especies y ecosistemas
amenazados o en peligro de extinción, así como análisis espaciales sobre la historia de
vida de organismos marinos (áreas probables de alimentación, áreas probables de
reproducción, áreas probables de crecimiento, etc.), ubicación geográfica de especies
y ecosistemas amenazados.
k) Diseño metodológico para la óptima incorporación del SIBM a la estructura del MDG
del INVEMAR con el fin de administrar y permitir la consulta geográfica de inventarios
de especies, de grupos de especies, de comunidades, de ecosistemas y de unidades de
paisaje, así como análisis biogeográficos y de zonificación.
l)
Generación de un prototipo de bases de datos empleando ontologías espaciales, para
espacios geográficos marino-costeros para la toma de decisiones en cuanto a
desarrollo sostenible y conservación costeras (alimentado con la información
existente).
m) Diseño metodológico para la óptima incorporación de la RedCAM a la estructura del
MDG del INVEMAR, con fines de consolidar la información para análisis integrado de
información.
n) Ajuste del Marine Data Model usado por ESRI en el mundo para la administración de
datos oceanográficos a las necesidades de administración de información
oceanográfica, climática y geológica requeridos por el INVEMAR.
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Temática 1.2.2. Análisis Espacial
El objetivo de esta temática es optimizar el análisis espacial de datos obtenidos de la
investigación en las zonas marinas, costeras e insulares colombianas con fines de manejo
y conservación ambiental.
La generación de información de segundo nivel soportada sobre datos brutos e
información temática complementaria se requiere para conformar un sistema que simule,
extrapole y consolide un modelo de datos geográfico óptimo para el análisis ambiental con
fines de manejo y conservación. La teoría general del análisis espacial se basa en
proponer una simulación parcial y posibilidades de previsión con respecto al estado y la
evolución probable de los objetos o unidades espaciales de referencia, a partir del
conocimiento de su situación en relación con los otros objetos geográficos.
Las
herramientas actuales ofrecen diversas potencialidades que hasta ahora el LabSI no ha
explotado en su totalidad. Durante los próximos 5 años se propone adelantar investigación
en la optimización de análisis espacial en las siguientes temáticas con fines de consolidar
un análisis oportuno y veras.
a) Revisión del estado del arte en las herramientas usadas para análisis espacial con fines
ambientales en la zona costera.
b) Investigación de fortalezas y potencialidades de la aplicación análisis espacial
ambiental marino costero haciendo uso de consultas como condición (ejemplo:
¿cuánta población tiene esta área?), localización (ejemplo: ¿dónde se presenta X a
más de 3% de pendiente?) , tendencia (ejemplo: si aquí la salinidad superficial es X y
allí es Y, ¿cuánto es la salinidad probable en la mitad?), itinerario (ejemplo: ¿cuál es la
mejor ruta para?), patrones (ejemplo: ¿Cuál es la distribución de blanqueamiento de
Coral?) , entre otros.
c) Investigación en técnicas de análisis espacial que permitan la simulación de
representatividad y su conectividad de los objetos geográficos que intervienen en el
equilibrio ambiental como apoyo a la planificación y toma de decisiones en la zonas
marino costeras del País (ejemplo: MARXAN)
d) Investigación en técnicas de análisis espacial que representen la producción y flujos de
materia y energía que caractericen la dinámica de los ecosistemas marino costeros.
e) Investigación en técnicas basadas en análisis espacial que simulen el comportamiento
geográfico de enfermedades usando los datos información del SIBM.
f) Investigación en técnicas de análisis espacial que apoyen la determinación probable de
la distribución de especies y análisis biogeográficos.
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g) Investigación en técnicas de análisis que definan espacios donde se encuentren
amenazados especies o ecosistemas marino costeros de acuerdo a las características
propias de hábitat y a la presión ejercida por fenómenos naturales y/o antrópicos.
h) Investigación en técnicas basadas en análisis espacial que permitan predecir e
informar el grado de contaminación o deterioro causado sobre una determinada área
en el medio marino.
i)
Investigación en técnicas de análisis espacial que permitan simular geográficamente
los efectos nocivos de la contaminación en los ecosistemas marinos y costeros.
j) Investigación en técnicas basadas en análisis espacial que permitan valorar los
ecosistemas estratégicos y sus servicios ambientales autocorrelacionando su
importancia en el equilibrio ambiental.
k) Aplicación de modelos multivariados que toman en cuenta el contexto espacial para el
estudio de distribución de valores de variables fisico- bióticas (mapas de predicción) en
áreas clave (AMP,PNN, Reservas, etc) mediante técnicas geoestadísticas
(autocorrelación espacial - kriging, cokriging, variogramas, etc).
l)
Investigación en el desarrollo de técnicas de análisis en 3 dimensiones que integren la
zonas costeras y los modelos de profundidad para cruce de información y consulta.
Temática 1.2.3. Diseño de Escenarios Tendenciales
El objetivo de ésta temática es investigar en técnicas que permitan un análisis eficaz de
información cronológica asociada a elementos geográficos.
La generación de escenarios tendenciales que reflejen el comportamiento de un fenómeno
o característica en un proceso de toma de decisión es de gran importancia para soportar el
manejo del territorio ya sea con objetivos de conservación o de desarrollo sostenible. Es
necesario que durante los próximos 5 años se adelante investigación en la identificación
de procesos que permitan simular en una dimensión temporal los comportamientos de la
unidades espaciales de referencia o los objetos de análisis marinos y costeros.
a) Revisión del estado del arte en las herramientas usadas para análisis estadístico
(simulación) de tendencias sobre variables especializadas con fines de planificación en
ambientales marino costera.
b) Análisis de fortalezas y potencialidades de la investigación en análisis geográfico
temporal para las zonas marino costeras.
c) Investigación en la adaptación y/o generación de herramientas de modelación
geográfico temporal que soporte la simulación del comportamiento de la estructura y
estado de ecosistemas permitiendo el diseño de escenarios tendenciales.
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d) Investigación en la simulación de fenómenos climáticos que permitan definir
escenarios de adaptabilidad ecosistémica.
e) Desarrollo en técnicas de valoración de condición ambiental a partir de modelos de
variables físico-bióticos, que combinen mapas de predicción, técnicas de regresión
y evaluación de la contribución de las variables para la selección del mejor modelo de
predicción de condición ambiental
f) Implementación de un prototipo de aplicación que simule el comportamiento de una
variable en un área determinada que cuente con datos históricos y espaciales
suficientes para modelar el comportamiento tendencial.
8.2. Línea de acción 2. Fortalecimiento del grupo de investigación
El desarrollo del Plan de Investigación está directamente relacionado con la capacidad que
tenga el grupo para adquirirlo, apropiarlo y transferirlo, por esta razón se debe establecer
una línea de acción que contenga los lineamientos para la formación y capacitación,
cooperación, transferencia de tecnología y conocimiento, estandarización y normalización
de procesos. Esta línea más que aportar conocimientos científicos sobre las zonas marinas
y costeras, es un apoyo a todos los procesos que se desarrollan dentro del Plan y que
necesariamente deben realizarse para fortalecer el LabSI como grupo de investigación.
Programa 2.1 Formación y capacitación
El objetivo de este programa es promocionar la formación y capacitación de los
investigadores y se basa en la promoción de acciones y programas de capacitación e
intercambios académicos y laborales con otras instituciones, fortaleciendo así la capacidad
del LabSI para responder con los requerimientos investigativos y de información del
Instituto. Los proyectos a seguir son:
a) Promoción de acciones de capacitación e intercambios con instituciones educativas de
nivel regional (Universidad del Magdalena), nacional (Universidad Nacional,
Universidad del Valle) e internacional (Universidad de Alcalá de Henares, ITC de
Holanda)
b) Asesoría de proyectos de grado para estudiantes de pre-grado en carreras como
Ingeniería Ambiental, Ingeniería Catastral y Geodesia, Ingeniería Forestal o Ingeniería
Topográfica que desarrollen proyectos de investigación en zonas marinas y costeras.
c) Formulación y desarrollo de un programa de formación de jóvenes investigadores
universitarios.
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d) Establecimiento de banco de proyectos para trabajo conjunto con universidades y
grupos de investigación.
e) Diseño y desarrollo de cursos cortos para el manejo de herramientas de análisis
espacial y capacitación de grupos prioritarios a nivel institucional e interinstitucional.
Programa
2.2
Cooperación
y
Transferencia
de
Tecnología
y
Conocimiento
Robustecer el LabSI dándole visibilidad mediante participación en reuniones internaciones,
foros, encuentros, redes nacionales e internacionales y buscando oportunidades de trabajo
conjunto con universidades, empresas desarrolladoras de software o grupos de
investigación de las casas proveedoras de licencias de SIG y SR.
a) Diseño de planes anuales de participación del LabSI en reuniones internacionales de
Sistemas de Información Geográfica y Sensoramiento Remoto, donde se puedan
publicar los resultados de las investigaciones desarrolladas.
b) Reconocimiento de universidades con programas de estudio en Sistemas de
Información Geográfica (SIG) y Sensoramiento Remoto (SR), laboratorios de
investigación y compañías desarrolladoras de software y establecer mecanismos para
formular proyectos conjuntos de investigación.
c) Análisis, evaluación e instauración de convenios con las casas proveedoras de las
licencias SIG y SR que utiliza el LabSI para formular y desarrollar propuestas conjuntas
de investigación y capacitación.
d) Establecimiento de estrategias y mecanismos de integración del LabSI con redes
nacionales e internacionales para el intercambio de información.
e) Desarrollo y mantenimiento de la página Web del LabSI y creación de un foro virtual
de discusión acerca de temas de interés.
f) Actualización y mantenimiento activo del Grupo de Investigación en Sistemas de
Información Marinos y Costeros.
Programa 2.3. Estandarización y normalización de procesos
El objetivo de éste programa es el establecimiento de normas y protocolos para el
intercambio de datos, normas y estándares para captura y extracción de datos, enfocado
principalmente en el establecimiento de una política para la gestión del conocimiento.
a) Elaboración de normas y protocolos para intercambio de datos espaciales y de los
diferentes análisis generados en los proyectos de investigación.
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b) Elaboración de normas y estándares para captura y extracción de datos, respecto al
uso de SIG y SR.
c) Desarrollo de la política para la gestión del conocimiento, que permita hacer buen uso
y aprovechamiento de los resultados obtenidos en cada proyecto de investigación.
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