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Publicado: 2014-01-11

CEAZA: Científicos innovan en el estudio de glaciares cordilleranos con consola de juegos

A trav√©s de un proyecto National Geographic apoyado por el Centro de Estudios en Zonas √Āridas(CEAZA). Noticia elaborada por Patricio Jofr√©, Periodista del Centro Cient√≠fico CEAZA y publicada el d√≠a 9 de enero ed 2014.

Battlefield o GTA son nombres de juegos conocidos entre usuarios de las consolas Xbox, pero para la Dra. Lindsey Nicholson, de la Universidad de Innsbruck (Austria), este aparato es más que un juego. Junto a Benjamin Partan del Programa de Investigación de Campos de Hielo Juneau de Estados Unidos, están desarrollando un novedoso estudio, financiado por la National Geographic Waitt Grant, en la cordillera de Los Andes de la Región de Coquimbo, en colaboración con la Dra. Shelley MacDonell del centro científico CEAZA.

Utilizando un sensor de movimiento Kinect, de una de estas consolas, buscan obtener imágenes tridimensionales, de alta resolución y de menor costo, en conjunto con lograr imágenes térmicas que revelen la distribución del hielo fundido dentro de los penitentes.

Los penitentes son formaciones de hielo, como puntas afiladas, comunes en los Andes semi-áridos. Pueden alcanzar diferentes dimensiones desde centímetro hasta metros de altura. Los científicos los analizan para saber cómo afectan a la dinámica del glaciar y/o en su contribución de agua.

Los penitentes son formaciones de hielo, como puntas afiladas, comunes en los Andes semi-áridos. Pueden alcanzar diferentes dimensiones desde centímetro hasta metros de altura. Los científicos los analizan para saber cómo afectan a la dinámica del glaciar y/o en su contribución de agua.

“El Kinect puede usarse para escanear superficies a pequeña escala. En nuestro caso queremos conocer la forma de una área de 2m x 5m de la superficie del glaciar Tapado y luego escaneamos esta misma superficie cada dos semanas, con el fin de ver cómo y dónde ha cambiado. Restando las dos superficies podemos calcular cuánto volumen de hielo ha desaparecido en ese período y podemos comparar ese resultado con las cantidades pronosticadas por modelos de derretimiento de glaciares. Esto es importante en términos de conocer cuán precisos son los modelos que utilizamos para predecir la escorrentía y  retirada de hielo y nieve en esta región”, explica Nicholson.

Por su parte la Dra. MacDonell, explica que esta innovación podría ser muy útil en la comprensión de cómo los penitentes se forman y el efecto potencial que tendrían en el proceso de derretimiento versus la tasa de sublimación (paso directo del estado sólido al gaseoso del agua).

“Esta será la primera vez que penitentes como estos son mapeados en tres dimensiones repetidamente para entender sus cambios morfológicos. Como los penitentes se forman en la mayoría de los glaciares y superficies con nieve en la región, la comprensión de su formación nos brindará información invaluable que nos acercará a un mejor cálculo de su contribución al caudal”, afirma.

 ¿Cómo funciona?

El Kinect trabaja enviando un patrón estructurado de rayos infrarojos. “Una suerte de huella digital”, explica la Dra. Nicholson.

“Cuando se instala en el living de una casa el aparato puede verte y decirte a que distancia te encuentras y cómo te estás moviendo, como resultado de la manera en que tu cuerpo distorsiona la estructura del patrón infrarrojo. A través de un programa realizamos el proceso a la inversa, es decir, en vez de dejar inmóvil el Kinect tú puedes mover el dispositivo alrededor de un objeto fijo y el programa escogerá puntos fácilmente identificables. Y como sabemos la distancia a la que se encuentra el Kinect del objeto fijo, entonces se puede generar un modelo 3D. De esta manera, se puede producir información similar a sistemas del mismo tipo pero a un costo mucho más bajo”.

Uno de los desafíos que ocupa a los investigadores es que el Kinect presenta problemas con la señal infrarroja, que se encandila con la luz del día cuando se usa en el exterior. Según explica la investigadora, esta dificultad se complica aún más por el hecho de que se trata de escanear nieve y hielo, los que reflejan muchas luz.

“En nuestra primera prueba encontramos que el sensor funciona en nieve y hielo siempre que el sol esté bajo el horizonte y no hayan nubes altas, lo que significa que solo podemos escanear una vez que el sol ha bajado y antes de que se obscurezca. Inclusive si hay una puesta de sol muy linda y muchas nubes reflejando y difuminando la luz es demasiado brillante”.

Los científicos también encontraron que para hacer funcionar el programa que se utiliza para recolectar información desde el sensor Kinect se necesita un computador potente, con una Unidad de Procesamiento Gráfico (GPU) rápida, con el fin de poder ver la información en tiempo real y observar si hemos dejado algún espacio sin escanear en la superficie. Además, el computador requiere dos pesadas baterías externas extras para realizar todo el procesamiento de imágenes, lo que dificulta el trabajo en terreno.

“En realidad, siempre y cuando el área de interés sea pequeña, hay muchas potenciales aplicaciones científicas para esta tecnología. Lo que no podemos hacer es escanear todo el glaciar. Por tal razón, aún se necesitan otras tecnologías, más caras para hacer fotogrametría de superficies en 3D”.

“En el terreno esperamos hasta que el sol se pone en el horizonte, entonces uno de nosotros se sienta con el computador mientras la otra persona hace algo que parece tai-chi, moviendo el Kinect por toda la superficie de los penitentes, desde todos los ángulos, tan suave como es posible, de tal manera que el Kinect no pierda la huella en la que está”, explica la Dra. Lindsey Nicholson.

Un Kinect de segunda mano puede tener un costo de 50 dólares (cerca de 27 mil pesos chilenos), es decir, una posibilidad mucho más barata que una herramienta como el Lidar cuyo valor es de miles de dólares, sin embargo no es reemplazable, por las muy diferentes áreas que cada uno de estos instrumentos puede cubrir.

Lo investigadores ahora comparan los datos del Lidar con los del Kinect para saber si son de similar calidad.

Fuente: A través de proyecto National Geographic, apoyado por CEAZA: Científicos innovan en el estudio de glaciares cordilleranos con consola de juegos

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