PRARN. Método alternativo para la prospección de recursos naturales. Aplicaciones hídricas y geotermia.

Abstract

"A nivel mundial, la sociedad requiere de mayor cantidad de recursos naturales que le permitan satisfacer sus necesidades como civilización. Siendo de vital importancia i) el recurso hídrico y ii) los mecanismos empleados para generación de energía eléctrica; imprescindibles para la vida y las actividades diarias. En el primer caso debido a factores como la sobreexplotación y contaminación de acuíferos, el cambio desmedido de uso de suelo (desertificación) entre otros; han provocado que el recurso hídrico sea mermado, po- niendo en riesgo la estabilidad de los ecosistemas y especies que lo habitan. Por otro lado, el uso desmesurado de recursos fósiles como primera opción para la generación de ener- gía eléctrica representa una fuente importante de contaminación, afectando directamente al medio ambiente y a la sociedad. Ante esta problemática es necesario la búsqueda de es- trategias que permitan eficientar el agua disponible y su captación; así como alternativas viables para la producción de energía limpia, destacando la geotermia. En este trabajo, se establece un paradigma asociado al análisis espectral, multitemporal y morfométrico para la prospección de recursos naturales denominado: PRARN, (Percepción Remota Aplicada a prospección de Recursos Naturales). El modelo es capaz de identificar zonas apropiadas de captación de agua en ambientes áridos/semiáridos; así como establecer lugares probables para realizar exploración geotérmica. La estrategia de solución se basa en fusionar capacidades de sensado remoto activo (radar de apertura sintética) y pasivo (multiespectrales) con modelos matemáticos y la inclusión de información geofísica, geológica y estructural dentro de un ambiente de sistemas de información geo-gráfica de código abierto. Se establecieron dos escenarios de prueba y validación, el primero relacionado con la prospección y captación hídrica que se realizó en la cuenca Tierra nueva en San Luis Potosí, la cual es una zona considerada como árida/semiárida con precipitación media anual de 358mm (milímetros) y donde el 28 % de la población no cuenta con agua pota- ble. Las herramientas principales fueron imágenes satelitales adquiridas de la plataforma Landsat 8, datos aeromagnéticos, climatológicos e información geológica. El proceso de identificación se realizó mediante un algoritmo de decisión multi-criterio (Proceso Ana- lítico Jerárquico, AHP) en cuyos resultados obtenidos se identificaron 2 zonas apropiadas para la planeación de obras hidráulicas y el mayor aprovechamiento del recurso hídrico superficial. El segundo escenario planteado corresponde a la Zona Volcánica de Nayarit (ZVN) donde se evaluó las capacidades de la propuesta aplicada a exploración geotérmica. En la ZVN se localizan los volcanes El Ceboruco y Tepetiltic siendo un sitio conocido por su potencial geotérmico y muy adecuado para la validación y calibración de la estrategia PRARN. Se emplearon imágenes de sensores remotos pasivos con los que se obtuvo in- formación de temperatura del terreno haciendo uso de los datos provenientes del satélite Landsat 8 y mediante sensado activo se identificaron modificaciones en la superficie de la ZVN utilizando la técnica DIn-SAR (Interferometría Radar Diferencial). Las imágenes SAR (Radar de Apertura Sintética) que se emplearon fueron obtenidas por la plataforma Sentinel-1. La información satelital fue complementada con los lineamientos estructurales, datos aeromagnéticos y la determinación de zonas de probable acumulación de agua. Los parámetros calculados/estimados fueron suministrados al modelo multicriterio logrando identificar áreas adecuadas para implementar exploración geotérmica in situ. La información obtenida por los sensores remotos se procesó e interpretó dentro de los sistemas de información geográfica GRASS GIS y SNAP."

"At a global, society requires more natural resources that allow it to satisfy its needs as a civilization. The most importat are: i) the water resource and ii) the mechanisms used to generate electricity; essential for life and daily activities. In the first, case due to factors such as overexploitation and contamination of aquifers, the excessive change in land use (desertification) among others, have caused the water resource to be depleted, putting at risk the stability of the ecosystems and species that inhabit it. On the other hand, the disproportionate use of fossil resources as the first option for the generation of electric power represents an important source of pollution, directly aecting the environment and society. Faced with this problem, it is necessary to search for strategies that make the water available and its catchment ecient; as well as viable alternatives for the production of clean energy, highlighting geothermal energy. In this work, a paradigm associated with the spectral, multi-temporal and morphometric analysis is established for the prospection of natural resources called: PRARN, (Remote Sensing Applied to Prospecting of Natural Resources). The model is able to identify appropriate water catchment areas in arid / semi-arid environments; as well as establishing probable places to perform geothermal exploration. The solution strategy is based on merging active remote sensing (synthetic aperture radar) and passive (multispectral radar) sensing capabilities with mathematical models and the inclusion of geophysical, geological and structural information within an open source geographic information systems environment. Two testing and validation scenarios were established, the first one related to water prospecting and capture was carried out in the Tierra Nueva basin in San Luis Potosí, which is an arid/semi-arid with average annual rainfall of 358mm (millimeters) and where 28 % of the population does not have drinking water. The main tools were satellite images acquired from the Landsat 8 platform, aeromagnetic, climatological data and geological information. The identification process was carried out using a multi-criterion decision algorithm (Hierarchical Analytical Process, AHP) in which the results obtained identified 2 appropriate zones for the planning of hydraulic works and the greater use of surface water resources. The second proposed scenario corresponds to the Volcanic Zone of Nayarit (ZVN) where the capabilities of the proposal applied to geothermal exploration were evaluated. In the ZVN wher the Ceboruco and Tepetiltic volcanoes are located, being a site known for its geothermal potential and very suitable for the validation and calibration of the PRARN strategy. Passive remote sensing images were used to obtain land temperature information using the data from the Landsat 8 satellite and through active sensing we identified changes in the surface of the ZVN using the DIn-SAR technique (Dierential Radar Interferometry). The SAR (Synthetic Aperture Radar) images that were used were obtained by the Sentinel-1 platform. The satellite information was complemented with structural guidelines, aeromagnetic data and the determination of areas of probable water accumulation. The calculated / estimated parameters were supplied to the multicriteria model, identifying suitable areas to implement geothermal exploration in situ. The information obtained by the remote sensors was processed and interpreted within the geographic information systems GRASS GIS and SNAP."