{"id":11812,"date":"2021-04-26T08:20:23","date_gmt":"2021-04-26T08:20:23","guid":{"rendered":"https:\/\/www.icog.es\/TyT\/?p=11812"},"modified":"2021-04-28T13:09:25","modified_gmt":"2021-04-28T13:09:25","slug":"aplicacion-de-tecnicas-sig-y-a-dinsar-al-analisis-de-movimientos-del-terreno-en-guayaquil-ecuador","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.icog.es\/TyT\/index.php\/2021\/04\/aplicacion-de-tecnicas-sig-y-a-dinsar-al-analisis-de-movimientos-del-terreno-en-guayaquil-ecuador\/","title":{"rendered":"Aplicaci\u00f3n de T\u00e9cnicas SIG y A-DinSAR al an\u00e1lisis de movimientos del terreno en Guayaquil (Ecuador)"},"content":{"rendered":"\n

Tierra y Tecnolog\u00eda n\u00ba 57 |\u00a0<\/strong>DOI\u00a0http:\/\/dx.doi.org\/10.21028\/jacb.2021.04.26<\/a> <\/a>Autores: <\/strong>\u00a0Jerymy Antonio Carrillo Bravo, U259533@uniovi.es<\/a>. Mar\u00eda Jos\u00e9 Dom\u00ednguez-Cuesta, dominguezmaria@uniovi.es<\/a>. Jos\u00e9 Cuervas-Mons, jcuervas@geol.uniovi.es<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Universidad de Oviedo, Departamento de Geolog\u00eda, \u00c1rea de Geodin\u00e1mica Externa C\/ Jes\u00fas Arias de Velasco s\/n, 33005 Oviedo (Espa\u00f1a).<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

Resumen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

En este trabajo se ha realizado el an\u00e1lisis y cuantificaci\u00f3n de las caracter\u00edsticas del terreno del \u00e1rea metropolitana de la ciudad de Guayaquil y las aleda\u00f1as de Samborond\u00f3n y Dur\u00e1n (provincia del Guayas, Ecuador), aplicando una metodolog\u00eda basada en t\u00e9cnicas A-DinSAR y SIG. Para ello, se han utilizado im\u00e1genes del sat\u00e9lite Envisat ASAR correspondientes al per\u00edodo 2003-2005 que han permitido obtener una serie de puntos con velocidades de desplazamiento en la direcci\u00f3n de la l\u00ednea de vista del sat\u00e9lite (LOS), expresada en mm\/a\u00f1o. Se han diferenciado tres \u00e1reas: 2 de ellas \u00e1reas urbanas, situadas sobre dep\u00f3sitos aluviales con relieve suave y pendientes inferiores a 12\u00ba con velocidades medias de desplazamiento que pueden llegar a -20,7 \u2013 -10,0 \/-10,0 \u2013 -5,0 mm\/a\u00f1o, afectadas por inundaciones peri\u00f3dicas por el desbordamiento del R\u00edo Guayas; la tercera es un \u00e1rea urbana sobre una de las laderas de la Cordillera Chong\u00f3n Colonche, donde se observa un antiguo deslizamiento con velocidades medias de desplazamiento entre -2,0 \u2013 2,0\/2,0 \u2013 5,0 mm\/a\u00f1o, afectando a dep\u00f3sitos coluviales. Las velocidades medias obtenidas se han relacionado con factores litol\u00f3gicos, orogr\u00e1ficos y de inundabilidad, identificando deformaciones compatibles con determinados riesgos geol\u00f3gicos, como subsidencia urbana y deslizamientos.<\/p>\n\n\n\n

Abstract<\/strong><\/p>\n\n\n\n

The analysis and quantification of the terrain features of the metropolitan area of Guayaquil, Samborond\u00f3n and Duran cities, (Guayas province, Ecuador) have been done in this work through the application of a methodology based on A-DInSAR and GIS techniques. Taking advantage of the Envisat ASAR satellite images corresponding to the period 2003-2005, several velocities displacement points (LOS) expressed in mm yr-1 <\/sup>have been obtained. Three areas have been distinguished: two of them are urban areas, located on alluvial deposits with smooth relief and slopes below 12\u00ba, with average motion speeds that can reach -20.7 \u2013 -10.0 \/-10.0 \u2013 -5.0 mm yr-1<\/sup>, affected by periodic flooding by the overflow of the Guayas River; the third one is a minor urban area, on the hillside from Chong\u00f3n Colonche mountain range, where there is an old landslide with average displacement speeds is observed usually between -2.0 \u2013 2.0\/2.0 \u2013 5.0 mm yr-1<\/sup> affecting colluvial deposits. The measured velocities have been liked to lithological, orographic and flood factors, identifying deformations compatible with certain geological hazards such us urban subsidence and landslides.<\/p>\n\n\n\n

Introducci\u00f3n<\/h3>\n\n\n\n

Los movimientos de terreno son procesos geodin\u00e1micos que afectan a la superficie terrestre y consisten en distintos tipos de procesos de gravedad con diferentes caracter\u00edsticas, magnitudes y velocidades, los cuales pueden provocar da\u00f1os sociales y econ\u00f3micos afectando directamente a la actividad e infraestructuras humanas, dando lugar a riesgos geol\u00f3gicos importantes (Ayala et. al<\/em>., 1987). Los riesgos geol\u00f3gicos vinculados a procesos gravitacionales son los movimientos de ladera y los hundimientos del terreno relacionados con determinados tipos de materiales y condiciones geol\u00f3gico-geot\u00e9cnicas.  Este tipo de procesos se puede generar de modo natural o bien inducidos por actividad humana. El hundimiento es un proceso que se caracteriza por ser un movimiento de componente vertical, diferenci\u00e1ndose movimientos repentinos y lentos o subsidencias. La subsidencia es un hundimiento o asentamiento gradual descendente de la superficie de la tierra sin movimiento horizontal o muy peque\u00f1o (Graham,1996), que puede afectar a todo tipo de terrenos y es debido a cambios tensionales inducidos en el terreno por descenso del nivel fre\u00e1tico, miner\u00eda subterr\u00e1nea, procesos de consolidaci\u00f3n de suelos blandos y org\u00e1nicos, entre otros. Estos procesos lentos pueden ser acelerados debido a causas antr\u00f3picas. Los da\u00f1os causados por los movimientos del terreno, deslizamientos y hundimientos dependen de la velocidad y magnitud de los procesos, siendo los movimientos de ladera r\u00e1pidos los que provocan mayores riesgos pudiendo llegar a generar v\u00edctimas, mientras que los movimientos lentos y la subsidencia presentan menor potencial de da\u00f1os (Mansour et al<\/em>., 2011).<\/p>\n\n\n\n

Ecuador es un pa\u00eds muy propenso a sufrir movimientos de terreno debido a su situaci\u00f3n geogr\u00e1fica que hace que se generen determinados fen\u00f3menos naturales como sismicidad, inundaciones, lluvias torrenciales o el efecto del fen\u00f3meno de El Ni\u00f1o, causando da\u00f1os en infraestructuras y especialmente a las personas de bajos recursos econ\u00f3micos. Adem\u00e1s, las caracter\u00edsticas geol\u00f3gicas y la presencia de elevadas pendientes favorecen la generaci\u00f3n de estos procesos (Toulkeridis, 2015)<\/p>\n\n\n\n

El \u00e1rea de estudio se considera una de las zonas m\u00e1s susceptibles de Ecuador, a sufrir riesgos geol\u00f3gicos, fundamentalmente de tipo s\u00edsmico y de inestabilidades del terreno. El desarrollo de inestabilidades se relaciona, fundamentalmente, con las caracter\u00edsticas del suelo y con las intensas precipitaciones en determinadas \u00e9pocas del a\u00f1o (Demoraes y D\u2019ercole, 2001). Las inundaciones son otro problema real dentro de la ciudad de Guayaquil debido a su localizaci\u00f3n en la cuenca baja del R\u00edo Guayas, en la confluencia de los R\u00edos Daule y Babahoyo, as\u00ed como a los efectos de la presi\u00f3n antr\u00f3pica sobre los ecosistemas y, en particular, la deforestaci\u00f3n, la importante densidad urbana y el alto grado de impermeabilizaci\u00f3n del suelo, hacen que la ciudad sea altamente vulnerable a las inundaciones y sus impactos, m\u00e1s a\u00fan en un contexto de cambio clim\u00e1tico (Banco de desarrollo de Am\u00e9rica Latina, 2017). El fen\u00f3meno de El Ni\u00f1o juega un papel fundamental en la activaci\u00f3n de estas dos problem\u00e1ticas principales.<\/p>\n\n\n\n

El SAR es un sensor activo que opera en frecuencias de microondas (entre 1 y 100 GHz) y es independiente de la iluminaci\u00f3n solar y de las condiciones meteorol\u00f3gicas. Estos sistemas env\u00edan pulsos de ondas microondas hasta la superficie del terreno, recibi\u00e9ndolas a continuaci\u00f3n. Las se\u00f1ales radar recibidas generan im\u00e1genes SAR con una alta resoluci\u00f3n espacial; en el caso del sat\u00e9lite Envisat su resoluci\u00f3n es de 20 x 4 m. Las t\u00e9cnicas de Interferometr\u00eda SAR Diferencial (DInSAR) se basan en procesar y comparar dos im\u00e1genes SAR tomadas en la misma escena y en fechas diferentes, generando un interferograma en el cual hay componentes de fase relativas a deformaci\u00f3n del terreno y errores relacionados con la topograf\u00eda, contribuci\u00f3n atmosf\u00e9rica y artefactos orbitales.<\/p>\n\n\n\n

Desde comienzos de este siglo, se han desarrollado diferentes t\u00e9cnicas avanzadas que permiten realizar an\u00e1lisis y estudios de inestabilidades de ladera y fen\u00f3menos de subsidencia con una alta resoluci\u00f3n espacial, mediante la adquisici\u00f3n y procesado de una gran cantidad de im\u00e1genes SAR, y, por tanto, de un gran n\u00famero de interferogramas (Ferretti et al.<\/em>, 2001; Berardino et al.<\/em>, 2002; Mora et al.<\/em>, 2003). La t\u00e9cnica A-DInSAR (Advanced Differential Synthetic Aperture Radar Interferometry) se basa en la formaci\u00f3n de mapas de desplazamiento a partir de un gran conjunto de im\u00e1genes SAR obtenidas sobre una misma \u00e1rea y orbita de adquisici\u00f3n separadas temporalmente, permitiendo estudiar la deformaci\u00f3n producida por los desplazamientos del terreno de cualquier zona del planeta en un periodo de tiempo dado. Uno de los m\u00e9todos m\u00e1s empleados dentro de las t\u00e9cnicas A-DInSAR, es la P-SBAS (Parallel Small Baseline Subset), desarrollada e incorporada en la plataforma de uso gratuito G-POD (Grid-Processing On Demand) (Casu et al.,<\/em> 2014; De Luca et al<\/em>., 2015) que permite realizar procesados A-DinSAR a partir de im\u00e1genes SAR. Las im\u00e1genes SAR que utiliza esta plataforma son proporcionadas por los sat\u00e9lites ERS-1 y 2 (1991-2011) y Envisat (2002-2012). Para poder detectar, monitorizar y modelizar lo posibles riesgos geol\u00f3gicos encontrados en el \u00e1rea de estudio se ha utilizado la t\u00e9cnica A-DInSAR previamente utilizada para analizar movimientos del terreno (Herrera et al.<\/em>, 2013; Barra et al.<\/em>, 2017), junto con SIG (Sistema de Informaci\u00f3n Geogr\u00e1fica).<\/p>\n\n\n\n

Este trabajo tiene como objetivo analizar los movimientos del terreno asociados a inestabilidades de ladera y subsidencia en el \u00e1rea metropolitana de Guayaquil, mediante la obtenci\u00f3n de las series temporales de deformaci\u00f3n LOS (mm), as\u00ed como un mapa de velocidades medias de deformaci\u00f3n LOS (mm\/a\u00f1o), delimitando las \u00e1reas m\u00e1s activas con el fin de analizar e interpretar las diferencias de velocidades del terreno observadas en funci\u00f3n de par\u00e1metros geol\u00f3gicos mediante un SIG.<\/p>\n\n\n\n

\u00c1rea de estudio<\/h3>\n\n\n\n

El \u00e1rea de estudio se sit\u00faa en la costa suroeste de Ecuador, dentro de la Provincia del Guayas en torno a su capital, la ciudad de Guayaquil (Figura 1). Se trata espec\u00edficamente del \u00e1rea metropolitana de Guayaquil que, a su vez, alberga las ciudades vecinas de Samborond\u00f3n, Daule y Dur\u00e1n, formando el \u00e1rea m\u00e1s poblada del pa\u00eds. Esta \u00e1rea alcanza los 2,6 millones de habitantes, lo que representa el 18,33% total de Ecuador. Ocupa 920,14 km\u00b2 de superficie, lo que equivale al 2,32% del territorio nacional (INEC, 2017). El este de la ciudad est\u00e1 a orillas del R\u00edo Guayas, a unos 20 kil\u00f3metros de su desembocadura en el oc\u00e9ano Pac\u00edfico (Delgado, 2013; Morante et al.<\/em>, 2019) con una elevaci\u00f3n sobre el nivel del mar de 4,02 m.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 1. A: Posici\u00f3n geogr\u00e1fica del \u00e1rea metropolitana de Guayaquil dentro del Ecuador. B: Vista general del \u00e1rea de estudio donde se puede ver su divisi\u00f3n pol\u00edtica. C, D, E: Sectores m\u00e1s representativos de la zona de estudio. Tomada y modificada de: Secretar\u00eda Nacional de Planificaci\u00f3n y Desarrollo.
Figure 1. Location of the Guayaquil metropolitan area within Ecuador. B: General view of the study area with its political division. C, D, E: Most representative sectors of the study area. Taken and modified from: National Secretariat for Planning and Development.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

El relieve m\u00e1s destacable es la Cordillera Chong\u00f3n Colonche, al oeste de la ciudad con una extensi\u00f3n de 10 km de ancho y 330 km de largo. Las zonas m\u00e1s altas se encuentran en el sector occidental, pudiendo alcanzar los 800 m. Casi toda el \u00e1rea de la ciudad de Guayaquil contiene un relieve bajo casi al nivel del mar, con bajas pendientes (3-5\u00ba de media). Esta zona se caracteriza por presentar una problem\u00e1tica relacionada con inundaciones, inestabilidad de laderas y subsidencia debido a su asentamiento sobre suelos blandos, lo que hace que se creen situaciones de potencial riesgo geol\u00f3gico ligado a inestabilidades del terreno que pueden afectar directa o indirectamente a la poblaci\u00f3n (Delgado, 2013; Morante et al.<\/em>, 2019).<\/p>\n\n\n\n

Las oscilaciones clim\u00e1ticas generadas por el fen\u00f3meno de El Ni\u00f1o son responsables de una gran parte de la irregularidad interanual de las precipitaciones en ciertas \u00e9pocas del a\u00f1o. En estos casos, las inundaciones son frecuentes y persistentes, representando un problema persistente especialmente en las zonas planas y bajas de las llanuras costeras de los r\u00edos.<\/p>\n\n\n\n

Contexto Geol\u00f3gico<\/h3>\n\n\n\n

De acuerdo con N\u00fa\u00f1ez del Arco (2003), la zona de estudios se caracteriza por presentar materiales detr\u00edticos que constituyen las formaciones de edad terciaria de origen marino del litoral ecuatoriano. Se superponen a un basamento de rocas volc\u00e1nicas y volcano-sedimentarias de edad cret\u00e1cica, que afloran sobre la Cordillera Chong\u00f3n Colonche. Adem\u00e1s, existen rocas gran\u00edticas-granodior\u00edticas que se ubican al noroeste del \u00e1rea (Proyecto Multinacional Andino: Geociencias para la Comunidad Andina, 2007). Parte de los sedimentos terciarios del Eoceno Medio se disponen en el flanco sur de la Cordillera de Chong\u00f3n Colonche, subyaciendo en discordancia angular con los dep\u00f3sitos cret\u00e1cicos m\u00e1s modernos, y disponi\u00e9ndose sobre un basamento cret\u00e1cico formado por rocas volc\u00e1nicas e intrusiones \u00edgneas. Por \u00faltimo, se encuentran dep\u00f3sitos sedimentarios cuaternarios de naturaleza aluvial y coluvial, que cubren a las rocas cret\u00e1cicas por casi todo el conjunto de la zona, formando las llanuras aluviales recientes generadas a partir del R\u00edo Guayas (Figura 2).<\/p>\n\n\n\n

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Figura 2. Mapa geol\u00f3gico de la ciudad de Guayaquil, Dur\u00e1n y Samborond\u00f3n. Modificado de IIGE, 1979.
Figure 2. Geological map of the city of Guayaquil, Dur\u00e1n and Samborond\u00f3n. Modified from IIGE, 1979.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

METODOLOG\u00cdA<\/h3>\n\n\n\n

El procedimiento metodol\u00f3gico aplicado incluy\u00f3 las siguientes fases: 1) Recopilaci\u00f3n de informaci\u00f3n cartogr\u00e1fica de la zona de estudio. 2)Procesado de los datos A-DInSAR y exportaci\u00f3n a un Sistema de Informaci\u00f3n Geogr\u00e1fica (SIG). 3)Gesti\u00f3n de los resultados A-DInSAR con informaci\u00f3n geoespacial <\/strong>en SIG. 4) Zonificaci\u00f3n e interpretaci\u00f3n de las \u00e1reas con procesos de movimientos del terreno.<\/p>\n\n\n\n

Recopilaci\u00f3n de informaci\u00f3n cartogr\u00e1fica de la zona de estudio<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Se recopil\u00f3 la informaci\u00f3n relativa a la litolog\u00eda, estructura, vegetaci\u00f3n, inundabilidad y orograf\u00eda del terreno. <\/p>\n\n\n\n

En concreto se obtuvo la siguiente informaci\u00f3n:<\/p>\n\n\n\n