Nuevas tecnologías en el estudio del medio ambiente

Sistemas de información geográfica (SIG)

Un sistema de información geográfica es un conjunto de herramientas que integra y relaciona diversos componentes que permiten la organización, almacenamiento, manipulación, análisis y modelización de grandes cantidades de datos procedentes del mundo real que están vinculados a una referencia espacial, facilitando la incorporación de aspectos sociales-culturales, económicos y ambientales que conducen a la toma de decisiones de una manera más eficaz.

En el sentido más estricto, es cualquier sistema de información capaz de integrar, almacenar, editar, analizar, compartir y mostrar la información geográficamente referenciada. En un sentido más genérico, los SIG son herramientas que permiten a los usuarios crear consultas interactivas, analizar la información espacial, editar datos, mapas y presentar los resultados de todas estas operaciones.

La tecnología de los SIG puede ser utilizada para investigaciones científicas, la gestión de los recursos, la gestión de activos, la arqueología, la evaluación del impacto ambiental, la planificación urbana, la cartografía, la sociología, la geografía histórica, el marketing, la logística por nombrar unos pocos. Por ejemplo, un SIG podría permitir a los grupos de emergencia calcular fácilmente los tiempos de respuesta en caso de un desastre natural, o encontrar los humedales que necesitan protección contra la contaminación, o pueden ser utilizados por una empresa para ubicar un nuevo negocio y aprovechar las ventajas de una zona de mercado con escasa competencia.

Un SIG puede mostrar la información en capas temáticas para realizar análisis multicriterio complejos.

Con estos sistemas de información geográfica se pueden construir modelos de simulación que nos facilita estimar qué puede ocurrir y qué factores pueden influir en determinadas actuaciones como en la gestión de espacios protegidos, en la explotación de recursos mineros, en el uso de energía renovable (agua, bosques,...) y en la evaluación del paisaje.

Sistemas de posicionamiento global (GPS)

El Sistema de Posicionamiento Global (en inglés, GPS; Global Positioning System), y originalmente Navstar GPS, es un sistema que permite determinar en toda la Tierra la posición de cualquier objeto (una persona, un vehículo) con una precisión de hasta centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión. El sistema fue desarrollado, instalado y empleado por el Departamento de Defensa de los EE. UU. Para determinar su posición, un usuario utiliza 4 o más satélites y utiliza la trilateración.

El sistema de posicionamiento global (GPS) se basa en señales de radio que emiten una constelación de 24 satélites activos que girak alrededor de la Tierra a una distancia aproximada de 20.000 km. 

Con este sistema se pueden calcular las coordenadas tridimensionales de cualquier punto con una gran precisión.

El GPS funciona mediante una red de como mínimo 24 satélites en órbita sobre el planeta Tierra, a aproximadamente 20.000 km de altura, con órbitas distribuidas para que en todo momento haya al menos 4 satélites visibles en cualquier punto de la tierra. Cuando se desea determinar la posición tridimensional, el receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo cuatro satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la identificación y hora del reloj de cada uno de ellos, además de información sobre la constelación. Con base en estas señales, el aparato sincroniza su propio reloj con el tiempo del sistema GPS y calcula el tiempo que tardan en llegar las señales al equipo, y de tal modo mide la distancia al satélite. Mediante el método de trilateración inversa, computa su propia posición. Se también una gran exactitud en el tiempo, basado en los relojes atómicos a bordo cada uno de los satélites y en el segmento terreno de GPS.

El GPS se puso en funcionamiento en el Departamento de Defensa de Estados Unidos para poder conocer en tiempo real la posición de un punto en cualquier lugar de la Tierra.

Hasta la década de los setenta del siglo xx se utilizaba el sistema TRANSIT, que tenía el inconveniente de no disponer de satélites las 24 horas al día.
La antigua Unión Soviética construyó un sistema similar llamado GLONASS, ahora gestionado por la Federación Rusa.
La Unión Europea desarrolló el sistema de navegación Galileo. En diciembre de 2016 la Comisión Europea, propietaria del sistema, informó que el sistema de navegación Galileo comenzó sus operaciones y que los satélites ya envían información de posicionamiento, navegación y determinación de la hora a usuarios de todo el mundo.
La República Popular China está implementando su propio sistema de navegación, el denominado Beidou, que está previsto que cuente con 12 y 14 satélites entre 2011 y 2015. Para 2020, ya plenamente operativo deberá contar con 30 satélites. En diciembre de 2012 tenían 14 satélites en órbita.

La teledetección y la radiometría

La teledetección se puede definir como las operaciones que se realizan para analizar la información que se recibe desde sensores ópticos electrónicos ubicados sobre satélites artificiales. Los intervalos de longitudes de onda que más se utilizan son, generalmente, los de la región visible e infrarroja, y, en ocasiones, la región de microondas.
La teledetección es una técnica nueva que puede tener muchas aplicaciones en diversas disciplinas científicas; en concreto, en agricultura es una herramienta muy eficaz en el control de las superficies cultivadas.

Actualmente, la NASA participa en el proyecto de investigación Ag 20/20, que incorpora la teledetección a la agricultura. Uno de los logros de este proyecto es el desarrollo de un sensor instalado en un satélite que puede monitorizar campos agrícolas y es capaz de distinguir hasta 256 frecuencias de luz. El uso de satélites en la agricultura es ya una realidad en países como la Argentina y la isla australiana de Tasmania: los agricultores con sistemas similares instalados en vehículos terrestres podrán conocer el estado de sus cultivos: si necesita riego, o si se encuentra bajo un ataque de plagas, o indicar, por ejemplo, cuáles son los niveles de nitrógeno del terreno.