Introducción
Los arrecifes de coral son ecosistemas indicadores de condiciones costero-marinas propias del litoral tropical, que pueden estar constituidos por organismos algares, vermétidos (Vermetu nigricans), serpúlidos, sabélidos (Phragmatopoma lapidosa, Sabellaria spinulosa) y madreporarios. Estos últimos, a su vez, están compuestos por corales pétreos de la clase Antozoos denominados hermatípicos, que desarrollan una construcción biocarbonatada como consecuencia de la superposición de estructuras calcáreas, cuya construcción se desarrolla con arreglo a la simbiosis entre algas zooxantelas y pólipos. Todo ello facilita la fijación del carbonato y la construcción del arrecife, recibiendo a cambio, las zooxantelas, soporte para su desarrollo.

Existen cuatro factores que controlan el desarrollo de arrecifes de coral: la temperatura, las corrientes marinas, la luz y la turbidez (que condiciona la luz solar aprovechable en el fondo). En función de estos factores, se conforman arrecifes más o menos evolucionados, los cuales presentan tres sectores ecológicos (llanura arrecifal, talud arrecifal y antearrecife), donde se desarrollan diferentes unidades ambientales cuyas morfologías caracterizan a las diversas tipologías arrecifales (Guilcher, 1988).

El estudio de sistemas arrecifales coralinos ha dado un salto cualitativo en el estudio de su estructura geomorfológica y biosedimentaria, con la aplicación de técnicas de tratamiento de imágenes de satélite. El perfeccionamiento de éstas en las últimas décadas ha hecho que se puedan generar muchos productos de alta resolución multiescalar para la realización de mapas geomorfológicos y de hábitats de bentos de los arrecifes de coral (Andréfouët y Guzmán, 2005; Andréfouët et al., 2003).

Este trabajo sistematiza y desarrolla una técnica para el estudio de los sistemas arrecifales de dos sectores de República Dominicana. El método aplicado se apoya en la elaboración de una imagen de batimetría, que se obtiene a partir de la correlación entre los valores de los sondeos exactos batimétricos procedentes de mapas topográficos y cartas náuticas y los valores de reflectividad aparente obtenidos a partir del tratamiento de las diferentes imágenes de satélite LandSat ETM+ mediante una ecuación de 2º grado (Gómez-Ponce et al., 2002; Martínez Batlle et al., 2003).

La imagen de batimetría aporta información fundamental acerca de la disposición de los edificios coralinos, profundidad, paleogeografía, etc. necesaria para la interpretación y caracterización geomorfológica y biosedimentaria de los sistemas arrecifales y su aplicación a la gestión de los recursos naturales costeros y marinos.

Área de estudio
Los sistemas arrecifales más característicos desarrollados en República Dominicana son del tipo frangeante, de barrera y de banco. Los más extensos se localizan al N de la Isla en La Plata y Navidad, pero existen otros de menor tamaño como es el caso de los arrecifes de coral de la Bahía de Samaná y Paso Catuano.

La Bahía de Samaná se encuentra ubicada al NE de República Dominicana en el Parque Nacional de Los Haitises, formando parte, a su vez, junto con la Península de Samaná de la Reserva de la Biosfera Bahía de Samaná. Dicha bahía está conformada por una fosa tectónica que se continúa en el área continental de la Isla de La Española en la desembocadura y valle del río Yuna. Al N está flanqueada por el sistema de fallas E-W que la separa del Horst de la península de Samaná y al S por el sistema de fallas E-W que marca su separación del sistema kárstico tropical de los Haitises (Cámara, 2003) y la Cordillera Oriental. Se han identificado sistemas arrecifales del tipo patch reef en la zona central de la bahía, arrecifes de plataforma y banco asociados a la línea de costa actual y pequeños atolones incipientes en el área distal de la misma.

Figura 1. Localización Sistema Arrecifal de Bahía de Samaná. Elaboración propia.

El sistema arrecifal de Paso Catuano se localiza en el Parque Nacional del Este (SE República Dominicana) y constituye un estrecho canal entre la Isla Saona y la costa meridional del sistema de terrazas coralinas embutidas desarrollada entre los +3 y +50 m sobre el nivel del mar actual. Se han identificado tres sectores desde el punto de vista geomorfológico caracterizados por diferentes tipologías de arrecifes tales como frangeantes y de barrera, desarrollados sobre diferentes terrazas coralinas sumergidas entre los -5/-6 m de profundidad.

Figura 2. Localización Sistema Arrecifal de Paso Catuano (Parque Nacional del Este). Elaboración propia.

Metodología
La metodología empleada para la interpretación geomorfológica y biosedimentaria de los arrecifes de coral de República Dominicana, así como para la ordenación de sus recursos naturales litorales, se basa fundamentalmente en métodos cartográficos, tomando como criterio de ordenación la génesis y dinámica arrecifal y costera. Todo ello se realiza mediante el tratamiento de imágenes de satélite Landsat 7 ETM+, la fotointerpretación de pares esteroscópicos y básicamente con el cálculo de la imagen de batimetría. Este último se toma como la primera fase para el estudio de los arrecifes coralinos de las áreas ya mencionadas anteriormente del área NE de República Dominicana.

Diagrama para el procedimiento simplificado del cálculo de batimetría
a partir de imagen LandSat 7, sensor ETM+ (Gómez-Ponce et al., 2004).

Para el cálculo de la imagen de batimetría, la fuente empleada ha sido la Banda 2 de las diferentes imágenes de satélite antes mencionadas. La información de la fuente se transforma de números digitales (ND) a valores de radiancia recibida (Chuvieco, 1996) obteniéndose así una imagen de parámetros físicos.

Utilizando los datos del encabezado de la imagen para la banda 2, se utiliza una fórmula de corrección:

                 RR= a₀+a₁*ND   (1)

RR es la radiancia recibida; a0 y a1 son la ganancia y sesgo respectivamente correspondientes a la banda 2 servidos por el proveedor (0.79 y -6.39); y ND son los valores de los números digitales de la imagen original.

El siguiente paso es obtener la imagen de reflectividad aparente, para corregir la distorsión atmosférica (Chuvieco, 1996), mediante la fórmula expresada a continuación:

                 RA= (Π*K*RR)/E₀*cos ÆŸ     (2)

RA es la reflectividad aparente; Π es el número pi; K es el factor de corrección de la distancia entre la tierra y el sol medido en unidades astronómicas (1 UA= 150,000,000 km), la cual se obtiene en almanaques astronómicos o con aplicaciones informáticas disponibles en la red, como es este caso (HomePlanet); E0 es la irradiancia solar en el techo de la atmósfera para la banda verde, conocida a partir de tablas de constantes solares (1829 W/m²). ÆŸ es el ángulo cenital del flujo incidente, formado por la vertical y los rayos solares.

La imagen de reflectividad aparente, igual que la fuente, contiene errores de saturación del sensor, siendo estos mayores cuando se trata de superficies marinas. Además, es recomendable reducir la heterogeneidad de la imagen para no interpolar una batimetría irreal (Thomas y Zbinden, 1990). Para ello, se aplica un filtro de paso bajo, mediante una ventana móvil de 3x3 celdas, cuyos valores son:

                        0.0625  |  0.1250  |  0.0625
                        0.1250  |  0.2500  |  0.1250
                        0.0625  |  0.1250  |  0.0625

Una vez filtrada la imagen de reflectividad aparente se procede a su rectificación. Es preferible retrasar la rectificación hasta ese momento para modificar lo menos posibles los valores originales de los ND. Si se trata de un espacio relativamente llano, es posible utilizar funciones matemáticas de 2º grado para la rectificación ya que los puntos de control deben tomarse en tierra firme, pero si se trata de un terreno abrupto es aconsejable ortorrectificar la imagen. Una vez que se cuenta con la imagen de reflectividad aparente rectificada, se procede a aplicar una máscara a los espacios continentales y emergidos, para que no intercedan en la interpolación ni en el análisis.

Finalmente, empleando una base de datos de puntos de muestreo, cartografiados a partir de cotas fijas de mapas batimétricos (o de la información batimétrica del mapa topográfico), mediante regresión logarítmica, se correlacionan la imagen de reflectividad aparente con los puntos de muestreo. De esta correlación debe calcularse la fórmula cuyo nivel de ajuste sea satisfactorio al menos del 50% de dichos puntos. Los puntos de muestreo no deben exceder los 20 m de profundidad, pues el sensor es incapaz de de reconocer la reflectividad aparente emitida por el agua del mar a partir de dicha batimetría.

Figura 3. Resumen de la metodología empleada para la elaboración de la imagen de batimetría
de los sistemas arrecifales de Parque Nacional del Este y Bahía de Samaná. Elaboración propia.

Resultados
4.1. Bahía de Samaná
Para el cálculo de la imagen de batimetría, y una vez obtenida la imagen de reflectividad aparente, se ha realizado una base de datos en Excel, donde se han incluido los puntos de sondeos batimétricos cartografiados a partir de los mapas topográficos nº 1912 y 1920 (Instituto Cartográfico Militar y Agencia Cartográfica de Defensa de República Dominicana). El número total de puntos cartografiados ha sido de 2745 de los cuales se han tenido que prescindir de aquellos localizados en el sector más occidental de la bahía debido a la influencia negativa que generan las plumas sedimentarías fluviales de las desembocaduras de los ríos Barracote, Yabón y Yuna. El número total de puntos con los que se ha contado para el empleo de la ecuación de 2º grado ha sido de 538, de los cuales se ha prescindido de los sondeos batimétricos superiores a 20 m de profundidad. A cada punto batimétrico le corresponde un valor de reflectividad aparente. La correlación entre ambos (metros y reflectividad aparente) da como resultado la siguiente fórmula de regresión logarítmica, ajustándose a ella más de un 50% de los datos (R²= 0.59):

y= 1393.6*e^7.205x (3)

El paso final es el cálculo de la imagen de batimetría, a partir de la fórmula anteriormente mencionada, sustituyendo la incógnita (x) por los valores de la imagen de reflectividad aparente. Todo ello da como resultado la imagen de batimetría a partir de la cual se realizará la interpretación geomorfológica y biosedimentria de los arrecifes coralinos de este sistema arrecifal.

Figura 4. Imagen de batimetría de los sistemas arrecifales de Paso Catuano (Parque Nacional del Este).
Elaboración propia.

4.2. Parque Nacional del este
El cálculo de la imagen de batimetría se ha realizado siguiendo el mismo modelo que para el sistema arrecifal de Bahía de Samaná. En la base de datos se han incluido los puntos de sondeos batimétricos cartografiados a partir del mapa topográfico nº 1929 (Instituto Cartográfico Militar y Agencia Cartográfica de Defensa de República Dominicana). El número total de puntos cartografiados ha sido de 386 de los cuales se han tenido que prescindir de aquellos en los que la reflectividad aparente podía dar lugar a error como consecuencia de la presencia de masas de nubes. El número total de puntos con los que se ha contado para el empleo de la ecuación de 2º grado ha sido de 303, de los cuales se ha prescindido de los sondeos batimétricos superiores a 20 m de profundidad. A cada punto batimétrico le corresponde un valor de reflectividad aparente. La correlación entre ambos (metros y reflectividad aparente) da como resultado la siguiente fórmula de regresión logarítmica, ajustándose a ella más de un 50% de los datos (R²= 0.59):

y= 54.554*e^3.5659x    (4)

Todo ello da como resultado una imagen de batimetría a partir de la cual se realizará la interpretación geomorfológica y biosedimentria de los arrecifes coralinos de este sistema arrecifal.

Figura 5. Imagen de batimetría de los sistemas arrecifalesde Bahía de Samaná. Elaboración propia

Conclusiones
La metodología aplicada para la elaboración de la imagen de batimetría a partir de la correlación entre los puntos exactos batimétricos y de los valores procedentes de la imagen de reflectividad aparente, aporta un resultado óptimo para el estudio de los sistemas geomorfológicos y biosedimentarios arrecifales de Bahía de Samaná y Paso Catuano.

Así, y tomando como base la imagen batimétrica elaborada, el sistema arrecifal de Bahía de Samaná presenta, desde el punto de vista geomorfológico y biosedimentario, dos tipos fundamentales de arrecifes de coral. Por un lado, los sistemas ubicados al N de Miches, que se caracterizaron como plataformas dispuestas a diferentes profundidades, sobre las que se desarrolla un edificio coralino bastante extenso. Por otro, en el área central de la bahía, se localizan arrecifes de coral del tipo Patch reef y algunos tipos de atolones incipientes sumergidos en la zona distal de la misma.

El sistema arrecifal de Paso Catuano, se caracteriza por presentar dos sistemas arrecifales bien diferenciados. El primero de ellos se ubica en la zona central de la Bahía Catalinita y se corresponde con un arrecife frangeante a distintas profundidades dispuesto sobre una terraza coralina sumergida y karstificada a -6 m. El segundo de los sistemas arrecifales flanquea por ambas partes al anterior y se trata de dos arrecifes de barrera constituidos por arenas arrecifales a distintas cotas batimétricas y desarrollo de morfologías de washover fan.

Con todo ello y tomando como criterio de ordenación la génesis y la dinámica arrecifal de sistemas coralinos de Bahía de Samaná y Paso Catuano, se pueden asignar diferentes categorías de manejo aplicables a la gestión de los recursos naturales costeros y marinos.
Este tipo de tratamiento imágenes de satélite Landsat 7 ETM+ para la elaboración de la imagen de batimetría se ha aplicado también a otros sistemas arrecifales del Caribe, a los arrecifes coralinos de NE de Brasil (Gómez et al., 2009), en Albay Gulf en Filipinas (Díaz del Olmo et al., 2009), obteniéndose resultados satisfactorios de cara a la interpretación geomorfológica y biosedimentaria de los mismos.

La aplicación de esta técnica sobre otro tipo de imágenes tales como IKONOS, Quickbird, MSS, etc., presenta el problema de que no siempre se disponen de cartografías náuticas o batimétricas a escalas de mayor detalle de 1:50000.

Bibliografía
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