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Aplicación de la teledetección para evaluar el vigor vegetativo de las masas forestales

Introducción (n. de Luis Carlos Fernández García): en Paraje Innovación y Consultoría, contamos de vez en cuando con personas que buscan desarrollar sus capacidades profesionales en nuestra empresa, tras haber llevado a cabo su periodo de estudios. Así, contamos con personas en prácticas procedentes principalmente de la Universidad de Valladolid.  En esta ocasión contamos para este artículo enfocado en aplicaciones de la Teledetección en ámbitos forestales, con la colaboración de María Eugenia Martínez Tottil, Ingeniera Ambiental y recientemente egresada, con muy buenas calificaciones, del Máster en Tecnologías Avanzadas para el Desarrollo Agroforestal, que se imparte en la Escuela Técnica Superior de Ingenierías Agrarias de Palencia. Como ya sabréis los que nos seguís, una de nuestras principales áreas de actividad reside en la cartografía y las aplicaciones de los GIS y la teledetección en el sector agroforestal. Por ello el interés que suscita para nosotros este trabajo, del que fui Director. Sin más, a continuación podéis disfrutar de este interesante artículo y no dudéis en poneros en contacto con nosotros si deseáis más información sobre estos servicios, aplicables por ejemplo, a explotaciones forestales comerciales (choperas, etc.):


 

El seguimiento de masas forestales mediante teledetección

En este artículo se presenta de forma general los resultados obtenidos tras aplicar herramientas de teledetección en el seguimiento de medidas aplicadas a un bosque mediterráneo que venía sufriendo a lo largo de los años una disminución de su vigor vegetativo. Estos bosques, dentro de un contexto de cambio climático, donde el aumento de las temperaturas con el consiguiente aumento de la evapotranspiración de la vegetación y una disminución de la precipitación, pueden sufrir una serie de problemas como es el caso del decaimiento forestal, que conlleva a una impactos que atentan contra su sostenibilidad y su potencialidad para ser sumideros de carbono.

Dentro de este contexto se ha desarrollado el proyecto LIFE11 ENV/ES/535 – Operation CO2, en un bosque de pino silvestre (Pinus sylvestris) bajo manejo en Lleida, Cataluña, donde se han implementado cortas de adaptación al cambio climático a fin incrementar la fijación de carbono, entre julio y noviembre de 2015. Con el fin de evaluar que efectos han tenido dichas medidas, se han utilizado Índices de Vegetación obtenidos a partir de imágenes satelitales de libre distribución, gratuitas y desarrolladas para su aplicación agroforestal, como son las procedentes de los satélites Sentinel-2 y Landsat 7 y 8. Las fechas de análisis necesarias para la evaluación o seguimiento de las masas son lógicamente anteriores (2010, 2014 y 2015) y posteriores (2016 y 2017) a la realización de los trabajos forestales y de ello la necesidad de usar los tres satélites, ya que Sentinel-2 fue lanzado en 2015 mientras que Landsat 8 lo fue en 2013.

Zona estudio aplicación forestal de la teledetección

Zona de estudio aplicación forestal de la teledetección

Los índices de vegetación

Los índices de vegetación se pueden definir como parámetros calculados a partir de los valores de reflectancia obtenidos a partir de imágenes satelitales y que buscan extraer información relacionada con la vegetación minimizando otros factores externos como son las propiedades ópticas del suelo o la irradiancia solar. A partir de los índices de vegetación determinados se puede evaluar el vigor de la vegetación. Para el presente estudio se utilizaron dos índices, uno de los cuales es el más usado y conocido en teledetección durante las dos últimas décadas, el NDVI, y el SAVI, similar al anterior pero que busca minimizar el efecto de la reflectancia del suelo mediante la introducción de un factor L en la formula del NDVI. Estos índices utilizan los valores de reflectancia de las bandas del infrarrojo cercano y del rojo visible.

Corrección atmosférica y topográfica de las imágenes

Estos índices fueron diseñados para poder calcularse a partir de reflectancia de superficie (reflectancia BOA), es decir imágenes corregidas atmosféricamente, por lo que fue necesario procesar las imágenes Sentinel-2 empleando su algoritmo Sen2Cor, ya que dadas las fechas necesarias para el análisis, estaban disponibles entonces sólo en valores de reflectancia por encima de la atmósfera o reflectancia TOA (recordad que desde hace un par de meses es posible descargarlas en valores de reflectancia BOA: enlace). Este procesamiento no fue necesario para las imágenes Landsat ya que éstas se encuentran disponibles para su descarga ya con la corrección atmosférica realizada. Por otro lado, a fin de poder comparar imágenes de diferentes fechas también es necesaria la corrección del efecto atmosférico, por lo que este procesamiento tiene un doble objetivo.

Además, al tratarse de una zona con acusado relieve, se consideró necesario realizar una corrección topográfica con la que compensar las diferencias en la radiancia que detecta un sensor remoto como consecuencia de la distinta pendiente y orientación de las laderas. Por ello, todas las imágenes satelitales utilizadas pasaron también por este pre procesamiento.

Resultados

Una vez procesadas las imágenes se pudo determinar ambos índices de vegetación empleando la ecuación correspondiente para cada una de ellas, y finalmente fueron reclasificadas en cinco categorías (desde muy bajo a muy alto vigor) para facilitar la comparación visual de cada una de las imágenes, obteniéndose los siguientes resultados:

Secuencia NDVI 2010 - 2017

Secuencia NDVI 2010 – 2017

Secuencia SAVI 2010 - 2017

Secuencia SAVI 2010 – 2017

En los resultados mostrados por ambos índices, se puede evaluar claramente cómo ha ido evolucionando la masa forestal en términos de vigor vegetativo. Y es posible también identificar claramente las cortas ejecutadas entre julio y noviembre de 2015, que muestran sus efectos en la imagen del 2016. Así también tras dos años posteriores a las acciones implementadas, se puede inferir alguna mejora en el vigor de la vegetación del bosque, observando la imagen de 2017. Se aprecia que para la zona de estudio, ambos índices de vegetación presentan un similar comportamiento, difiriendo en su sensibilidad a la corrección topográfica.

Como podemos apreciar con los resultados obtenidos, la teledetección puede constituir una herramienta muy importarte para el seguimiento de la actividad vegetativa y la sanidad de los bosques, así como para la verificación de la funcionalidad de las medidas silvícolas aplicadas a las masas forestales. Por otro lado, la mejora en la resolución de las imágenes que se produce entre las procedentes del Landsat (30 metros sin pansharpening) y el Sentinel-2 (10 metros) constituye en sí misma un grandísimo avance en la adquisición de datos que como en este caso son de libre distribución.

Por último, indicaros que podéis acceder al trabajo completo en este enlace.

Aplicación de la teledetección para evaluar el vigor vegetativo de las masas forestales2017-08-11T13:21:58+00:00

IX Clinic de cartografía de orientación

Clinic CARTOFEDO 2016

El fin de semana del 27 y 28 del pasado mes de noviembre, se llevó a cabo en el magnífico entorno del Castillo de San Servando (Toledo) el IX Clinic de Cartografía, CARTOFEDO 2016. Este evento, que se viene realizando desde 2007  organizado por el Comité de Cartografía de la Federación Española de Orientación, consiste en celebrar una reunión para cartógrafos de este deporte, contando en esta ocasión con 28 asistentes. En este congreso se tratan las últimas técnicas y novedades cartográficas relacionadas con la confección de los mapas de orientación, los singulares y en mi opinión casi artísticos o – mapas, sobre los que podéis encontrar más información aquí. Así, tienen lugar ponencias que versan por ejemplo, desde el software para su creación, los dispositivos móviles asistidos por GPS para ayudar en el duro trabajo de campo, y por supuesto, sobre las distintas fuentes cartográficas disponibles para su elaboración.

Toledo

Río Tajo, Toledo.

 

Ponencias

Este año, como siempre, el programa contenía un gran número de intervenciones relevantes, cuyas presentaciones estarán próximamente a disposición de cualquier interesado en la página web de la FEDO. (n. del a.: las ponencias ya se pueden descargar desde el enlace:  http://www.fedo.org/web/cartografia/ponencias). A continuación, un escueto resumen de las mismas:

  • Introducción histórica de los Clinics precedentes, a cargo de Javier Arufe.
  • Planes LiDAR del IGN, impartida por J. Carlos Ojeda, técnico de la institución, que habló tanto del manejo esta tecnología (incluyendo software) como de la cartografía disponible actualmente. Muy interesantes resultaron los planes futuros del Instituto Geográfico Nacional, como son los nuevos vuelos PNOA – LiDAR de 1 y 2 puntos por metro cuadrado, la captación del infrarrojo para distinguir la vegetación, etc.
  • Los ficheros LAS desde dentro, todo un viaje al interior de este formato de distribución de datos LiDAR y sus implicaciones informáticas, por Javier Arufe.
  • La impresión digital de o – mapas, por Santiago Chóliz.
  • El empleo de cartografía del Catastro de urbana para la realización de los mapas base para la disciplina de sprint, por L. Alberto Jiménez.
  • La creación de mapas de la disciplina rogaine y cuestiones sobre la generalización y la simbología en los o – mapas, a cargo de Pablo F. Liria.
  • La creación de mapas base (con vegetación, cortados, arroyos, curvas de nivel y sombreados) a partir de datos LiDAR manejados con software libre (o al menos parcialmente) como SAGA, QGIS y LasTools. Arturo Murúa, autor del blog NABESAR y de magníficos tutoriales para el tratamiento de la información que animamos a leer y que podéis encontrar en dicha página web, impartió esta ponencia.
  • Experiencias en el manejo de Open Orienteering Mapper para Android y en la realización de todo un proyecto cartográfico mediante la versión de escritorio de ese mismo software, por parte de Daniel Mayoral, autor del blog Orienta – TIC.
  • El proyecto de la Colmena Cultural, similar al geocaching con códigos QR.
  • El software OCAD 12 y la gestión de los Modelos Digitales de Elevaciones, haciendo hincapié en la importación de datos LiDAR y la creación de Modelos Digitales del Terreno (MDT) y Modelos Digitales de Superficies (MDS), a cargo de Javier Arufe. Él mismo impartió después una ponencia sobre sus experiencias de trabajo de campo en la realización de mapas de disciplina O – BM.
  • Cartografía para la promoción de la orientación en centros escolares, por Juan Plata.

 

Nueva cartografía y técnicas para la elaboración del mapa base: Sentinel-2

Esta vez, al igual que en los precedentes VIII Clinic CARTOFEDO 2015 y el XIII Curso Nacional de Cartografía Nivel II, donde mis intervenciones se centraron en el manejo de datos LiDAR del PNOA empleando sotware libre para la confección de los mapas base y la definición del parámetro runnability (penetrabilidad de la vegetación), fui invitado a impartir una ponencia.

En esta ocasión, hablé en parte sobre una de las fuentes de datos de libre disposición que pueden ser de utilidad en la confección de los mapas y con las que en Paraje Innovación y Consultoría estamos trabajando mucho en los últimos meses, junto con las escenas del satélite Landsat 8. Se trata de las imágenes del satélite Sentinel-2, que gracias a su buena resolución espacial (10 metros), temporal (5 – 10 días) y espectral, junto con la mayor disponibilidad y facilidad de manejo que nos brindan los avances de Internet y el desarrollo del software open source, suponen un gran avance tanto cartográfico como para la obtención de datos de interés para el medio natural, agrícola y forestal.

Además de indicar en qué consiste esta fuente de información, desde dónde descargarla y sus posibles aplicaciones en algunas disciplinas de la orientación, se mostraron ejemplos de tratamiento de las bandas de las que se componen las imágenes del satélite, procesándolas «en directo» mediante QGIS obteniendo composiciones RGB (bandas 4, 3, 2) e índices de vegetación (NDVI).

Navaleno

Composición ortofotografía, imagen RGB Sentinel 2 y o-mapa de Navaleno (Soria).

 

SVF: visualización de datos LiDAR

Una vez analizadas la usabilidad y las ventajas que proporciona esta información sobre todo en cuanto a actualización de las imágenes y la zonificación de eventos (incendios, tratamientos selvícolas…) que pueden alterar el terreno donde se va a disputar la carrera, se plantearon posibles combinaciones (a futuro) de esta información tratada conjuntamente con los datos LiDAR. Esta fusión de informaciones dio pie a hablar sobre las nuevas formas de visualización mejorada de los sombreados de MDT y MDS obtenidos a partir de sus nubes de puntos, empleando la metodología Sky View Factor (SVF) desarrollada por el Institute of Anthropological and Spatial Studies de Eslovenia (más información en este enlace).

Para terminar, un comentario sobre el aumento del rendimiento en la creación de mapas base que pueden proporcionar las nuevas tecnologías, a pesar de su necesaria curva de aprendizaje.

Urbasa

Aplicación de SVF a MDT de 2 m de resolución obtenido a partir de PNOA – LiDAR, en Urbasa (Navarra).

 

Como puede verse, destacó por el número de ponencias implicadas y entre otras temáticas, el empleo de los datos LiDAR y otras fuentes para el mapa base, el uso del software libre y la introducción en la cartografía de orientación de los Sistemas de Información Geográfica (GIS) como alternativa a los software específicos de o – mapas. En conjunto, resultó una reunión en la que se transmitió y recibió gran cantidad de información muy aprovechable en distintos ámbitos de la cartografía (no sólo de orientación). Esto, unido al habitual buen ambiente reinante en el entorno de este sano deporte y la fantástica organización, hizo que resultase un fin de semana de lo más agradable. Agradecer al Comité de Cartografía y en especial a Mario Vidal, su invitación para participar en este interesante evento.

Asistentes

Algunos de los asistentes al Clinic Cartofedo 2016.

 

IX Clinic de cartografía de orientación2017-05-25T11:35:48+00:00

Estudios hidrológicos, hidráulicos y de inundabilidad

Introducción

Para hacernos una idea de la necesidad de los estudios hidrológicos, repasaremos brevemente cómo ha sido el año 2016 en materia de inundaciones. Así este año se ha caracterizado, al menos en el área central de la región castellano leonesa de la que provenimos, por un invierno y una primavera muy lluviosos y un verano tremendamente seco, en relación con esas mismas estaciones en otros periodos, como podemos ver en la web de AEMET.

La gran cantidad de precipitación caída durante la primavera, junto con el deshielo de las últimas nieves, provocaron el desbordamiento de ríos y arroyos durante varias semanas consecutivas de abril y mayo, como atestiguan las noticias aparecidas en prensa. Por ejemplo:

Inundaciones ríos Carrión y Pisuerga, 18 de abril de 2016.

Alarma por la crecida de ríos en León, Palencia y Zamora, 16 de abril de 2016.

Estos desbordamientos son la causa de importantes daños en infraestructuras y terrenos de cultivo aledaños a los ríos, produciendo también grandes pérdidas en la agricultura. Así, este año, lo tardío de las fechas de las crecidas afectó de manera importante a terrenos recién sembrados.

terreno agrícola inundado

 

¿En qué consisten los estudios hidrológicos, hidráulicos y / o de inundabilidad?

Este conocimiento sobre las áreas de inundación y la peligrosidad provocadas por las avenidas, lo que ayuda a definir los riesgos que causan las crecidas, debe ser plasmado en documentos técnicos. Éstos, firmados por ingenieros competentes, son denominados normalmente Estudios hidrológicos e hidráulicos y habitualmente contienen, siendo muy escuetos:

  • El análisis de la precipitación máxima para periodos de retorno determinados.
  • El estudio hidrológico de la cuenca vertiente a un punto de salida concreto del cauce en estudio, determinando los caudales producidos en ese punto por la lluvia caída en la cuenca. Como ejemplo, la siguiente imagen:

cuenca vertiente GIS

  • La modelización y simulación de cómo se comporta ese volumen de agua circulante a lo largo de un tramo concreto del río o arroyo, tomando como referencia un Modelo Digital del Terreno (MDT), que representará la orografía del cauce y las riberas o márgenes de los ríos. Son necesarios además otros muchos datos adicionales como presencia de estructuras o construcciones que impidan el paso del agua, las características de la vegetación de ribera, etc. que son finalmente integrados y representados en un Sistema de Información Geográfica (GIS).

Como resultado de un estudio de este tipo, bien realizado, podremos saber entre otras cosas, cómo es la lámina de inundación producida por un determinado cauce:

lámina inundación estudio hidrológico

 

Datos disponibles sobre zonas inundables

En la región donde residimos, la labor realizada por la Confederación Hidrográfica del Duero (a veces injustamente criticada) con su amplia red de aforos, permite ver el caudal circulante incluso en tiempo real de buen número de cauces de su competencia, así como conocer las áreas de inundación de gran cantidad de ríos y arroyos de entidad en amplias zonas de nuestra geografía. Este trabajo es desarrollado en el marco del Sistema Nacional de Cartografía de Zonas Inundables, impulsado por el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente. Así, en el visor GIS del MAGRAMA podemos observar estas capas de interés de una forma cómoda y georreferenciada:

snczi GIS visor

Para los que somos usuarios habituales de cartografía digital, también podemos descargar toda esta cartografía en formato shapefile para su integración en nuestro GIS. Sin embargo, y para hacernos una idea de la cantidad de información cargada y accesible en el sistema, para un periodo de retorno de 50 años, sólo es posible acceder a la delimitación de la zona de inundación del 2,8 % de los cauces representados en la cartografía 1:25.000 del Instituto Geográfico Nacional (http://www.magrama.gob.es/es/cartografia-y-sig/ide/descargas/agua/zi-lamina.aspx). Y si nos referimos a los caudales máximos en régimen natural, «sólo» están ya calculados los de los cauces con cuenca vertiente superior a los 50 kilómetros cuadrados.

 

La necesidad de los estudios hidrológicos, hidráulicos y de inundabilidad

Esta circunstancia de cierta ausencia de información sobre las zonas inundables y sobre los caudales máximos circulantes aún en muchos lugares, no es extraña dada la inmensa magnitud del trabajo a realizar, y ni siquiera estará disponible en otros países. Además, en ciertas circunstancias las Confederaciones Hidrográficas solicitan a los propietarios de terrenos aledaños a los cauces o a los promotores de nuevas obras y planificaciones (por ejemplo, construcción de naves agrícolas junto a arroyos, planificación urbanística, etc.), que muestren la afección concreta de éstas a las áreas inundables. También son necesarios los estudios hidrológicos e hidráulicos cuando se trate de diseñar medidas correctoras o de defensa de las inundaciones, ya que éstas pueden provocar cambios en los regímenes de circulación del agua tanto aguas arriba como aguas abajo del área afectada, siendo necesario prever estos cambios.

sección estudio hidrológico hecras

 

Otras consideraciones

Como hemos dejado caer anteriormente, para la realización de estos análisis completos y de calidad es fundamental el uso de las mejores fuentes de datos posibles. Entre ellas citaremos las oficiales, entre las que podemos destacar por su aplicación concreta en este ámbito el PNOA – LiDAR, para la obtención de los MDT. Pero también suele ser necesaria información adicional como la obtenida ex profeso como por ejemplo, a partir de levantamientos topográficos llevados a cabo con drones, GPS o estación total, según las circunstancias, y los datos de batimetría.

Ya sabéis que podéis contactar con nosotros si necesitáis más información adicional sobre lo publicado en este artículo y también si requerís de la realización de un estudio hidrológico hidráulico completo o de la obtención de algunos de sus datos de partida.

Estudios hidrológicos, hidráulicos y de inundabilidad2017-07-31T12:21:53+00:00

XIII Curso de Cartografía de Orientación – LiDAR

LiDAR en la orientación deportiva

Hace unos meses, en este artículo, escribí acerca de una fenomenal jornada transcurrida en el ámbito de la Orientación deportiva, en la que se me invitó a participar con una ponencia en el VIII Clinic Nacional de Cartografía – CARTOFEDO 2015. En esta ocasión, he asistido como docente al XIII Curso Nacional de Cartografía Nivel II, celebrado en Covaleda (Soria) y dirigido por Mario Vidal, del Comité de Cartografía de la Federación Española de Orientación (FEDO). También asistió como docente, Javier Arufe Varela, de la FEGADO, que con su gran capacidad didáctica supo hacer llegar a los alumnos las nuevas tecnologías para trabajo en campo (tablets) y las aplicaciones informáticas específicas de la cartografía de este deporte.

A juicio del equipo docente, el curso ha resultado un éxito de convocatoria y de cumplimiento de sus objetivos, focalizados en la formación de nuevos cartógrafos de Orientación; con este fin, se impartieron ponencias de distinta índole, desde la actual normativa de creación de mapas, pasando por el manejo de software específico (OCAD, OOM), cartografía general y por supuesto, trabajo práctico de campo llevado a cabo en el magnífico entorno natural de Covaleda. Los bosques de pino silvestre y roble rebollo, principalmente, unidos al buen clima reinante durante todo el fin de semana y el buen ambiente que desprende este deporte, hicieron que la experiencia resultase muy agradable aunque intensa. En las semanas actuales se están llevando a cabo los ejercicios prácticos en modalidad a distancia, que espero sean fructíferos para los alumnos y ayuden a complementar el aprendizaje presencial.

campo

En mi caso, impartí tres ponencias con los siguientes contenidos:

  • Fundamentos de la información geográfica.
  • Fuentes documentales (servidores de búsqueda de cartografía en Internet).
  • Tratamiento de datos LiDAR para mapa base.

Con ellas mi intención era que los nuevos cartógrafos de Orientación tuviesen unos conocimientos mínimos acerca de cartografía en sentido amplio (desde el geoide hasta los formatos de archivo habituales en GIS), supiesen dónde buscar la información necesaria para componer sus mapas base principalmente a través del Centro de Descargas del Centro Nacional de Información Geográfica, y tuviesen nociones de la potencialidad de los datos LiDAR – PNOA, disponibles desde hace casi un año en libre descarga y que a mi juicio son muy interesantes para la conformación inicial de los mapas base (minutas) de los o – maps. Así, mostré el trabajo que es posible hacer con el software open source Fusion en combinación con Quantum GIS, logrando unos resultados válidos que permiten conocer con profundidad el terreno antes de los indispensables recorridos para la definición final del mapa de orientación, reduciendo así el tiempo y esfuerzo del duro trabajo de campo.

Uso del LiDAR

A continuación, se muestra una ortofotografía de la zona de trabajo de campo, para que os hagáis una idea de cómo es (podéis verla en este enlace en un visor de mapas), y a continuación unos ejemplos de lo que se puede obtener con el necesario procesamiento de las nubes de puntos LiDAR en formato LAZ o LAS y su traslado a las minutas de campo:

ortofotografia

Ortofotografía PNOA.

MDTsombreado

Sombreado del Modelo Digital del Terreno 2 m.

Pendientes

Modelo Digital de Pendientes.

MDSsombreado

Sombreado del Modelo Digital de Superficies 2 m, con curvas de nivel equidistancia 1 m (zoom).

Alturas

Modelo Digital de Alturas de la Vegetación y otros elementos situados sobre la superficie.

Alturas

Modelo Digital de Densidad de la Vegetación (más rojo = más densidad).

Ventajas del uso de la información LiDAR – PNOA

Para finalizar, y resumiendo las ventajas de emplear la información LiDAR – PNOA en su formato LAS o LAZ, pueden citarse las siguientes, entre otras:

  • Podemos depurar o filtrar la clase suelo (ASPRS = 2) que viene previamente clasificada automáticamente desde el CNIG, pudiendo así mejorar la definición del terreno excluyendo árboles o edificios que a veces aparecen incluidos en dicha clase y por ende, en el MDT y que alterarán finalmente, por ejemplo, las curvas de nivel.

  • Obtenemos un dato de altura cada 2 metros en lugar de los 5 metros con los que son servidos los datos del MDT05 – LiDAR desde el CNIG.

  • Podemos extraer información del Modelo Digital de Superficies, que no se proporciona desde el CNIG (sólo el MDT).

  • Podemos inferir información sobre la vegetación (altura, densidad y otros muchos parámetros de índole forestal).

Ni que decir tiene que desde Paraje Innovación y Consultoría podemos ayudaros tanto con el aprendizaje y formación en esta materia, como con el filtrado, manejo y tratamiento de estos datos tan interesantes para multitud de aplicaciones de la ingeniería, la cartografía, la orientación, etc., por lo que no dudéis en poneros en contacto con nosotros.

XIII Curso de Cartografía de Orientación – LiDAR2017-05-25T11:35:52+00:00

Drones: experiencias en Paraje

Como sabréis todos los que sigáis nuestras redes sociales, de vez en cuando os informamos acerca de las pruebas que hacemos sobre las aplicaciones que pueden tener los drones o UAVs en la fase de toma de datos, para los servicios que ofrecemos desde Paraje. En este post pretendemos informar sucintamente acerca de una de las pruebas más completas que hemos realizado hasta la fecha, a partir de un vuelo con un dron sobre una pequeña carretera de ámbito local.

Así, el trabajo consistió en tres fases:

1)  Realización de vuelos fotogramétricos con un dron de ala fija modelo EBEE, equipado en primer lugar con cámara RGB (450, 520, 660 nm) y en el segundo vuelo, con una cámara NIR (550, 625, 850 nm). El vuelo RGB se diseñó por parte de nuestra empresa amiga Überbaum Industrie de tal manera que el UAV volase viéndose lo menos afectado posible por el fuerte viento racheado que reinaba el día de la prueba (lamentablemente no pudimos evitar su influencia en las imágenes finales, como después veríamos durante la fase de procesado), mediante dobles pasadas cruzadas y con puntos de apoyo en tierra. En total se volaron 67 ha.

Huella del vuelo

Huella del vuelo fotogramétrico.

2)  Toma de datos en tierra mediante GPS centimétrico, para complementar la información tomada por el dron: cunetas y lugares ocultos, obras de fábrica y dianas para la calibración geométrica del vuelo (puntos de apoyo y puntos de control). Esta fase la llevamos a cabo con el personal y medios de Paraje.

3)  Trabajo de gabinete con distintos software: procesamiento de vuelos fotogramétricos con drones, procesamiento de los puntos GPS obtenidos y software GIS (Sistemas de Información Geográfica). Al igual que en el caso anterior, esta fase fue realizada íntegramente por Paraje.

De esta manera, obtuvimos una serie de resultados que os mostramos a continuación, con algún ejemplo:

    • Mosaico de ortofotografía RGB.

Ortofotografía RGB

Ortofotografía RGB.

    • Modelo Digital de Superficies (DSM).

DSM

Digital Surface Model.

    • Vuelo fotogramétrico obtenido mediante drones y en servicio online. Para más información sobre este servicio, proporcionado por la empresa Sigrid S.L., os remitimos a este blog de la citada empresa: http://blog.sigrid.es/?p=2179

Vuelo online

Vuelo fotogramétrico en servicio web.

    • Mosaico de ortofotografía NIR.

Ortofotografía NIR

Ortofotografía NIR.

    • Índice NDVI.

NDVI

Índice NDVI.

    • Modelización de la carretera.

Modelización

Modelización.

    • Restitución de cartografía.

Cartografía

Cartografía.

Esperamos que este sencillo artículo os haya llamado la atención, intentaremos escribir más sobre nuestras experiencias en este ámbito. Si necesitáis más información sobre nuestros servicios y lo que somos capaces de hacer con los datos obtenidos con los drones, no dudéis en contactarnos.

Drones: experiencias en Paraje2017-07-31T12:23:18+00:00

Una jornada en el mundo de la Orientación deportiva

El pasado sábado 21 de marzo se celebró el VIII Clinic Nacional de Cartografía – CARTOFEDO 2015, organizado por la Federación Española de Orientación aprovechando la celebración del Trofeo Internacional de Orientación «Canal de Castilla», puntuable para el ranking mundial de Orientación y organizado por el club palentino ORCA. El Clinic consiste en la realización de un Congreso anual en el que se exponen los últimos avances y desarrollos en el ámbito de la cartografía del deporte de Orientación. Fui invitado para impartir la ponencia Aplicación de procesos digitales en la catalogación de masas forestales, desarrollada a partir de las experiencias y conclusiones obtenidas en mi Trabajo Fin de Máster titulado Clasificación de las masas vegetales en los mapas de orientación a través de imágenes LiDAR. Este trabajo académico fue elaborado en el marco del Máster Universitario Geotecnologías Cartográficas en Ingeniería y Arquitectura de la Universidad de Salamanca y puede descargarse desde este enlace.

Pero antes de desarrollar los distintos aspectos del día, es bueno hacer una pequeña introducción sobre en qué consiste la Orientación deportiva, para situar el contexto temático de la jornada. Surgido en el siglo XIX en los países nórdicos, este deporte consiste en la que el corredor ha de completar un recorrido pasando por unos puntos de control (balizas) en el menor tiempo posible. Frecuentemente se desarrolla a pie y en zonas naturales y los instrumentos permitidos son un mapa, cedido por la organización de la carrera, y una brújula.

MAPA

Mapa cedido por Roberto Pascual Orcajo «Paski».

Este mapa debe definir pormenorizadamente el área donde se desarrolla la carrera, desde el punto de vista del corredor. Así, indica a presencia de vegetación, entre otros elementos del entorno, considerando la dificultad que ésta supone al tránsito y a la visibilidad, midiéndose en categorías de penetrabilidad.

La jornada comenzó hacia las 11 de la mañana del sábado, con la celebración de la carrera de distancia larga del citado Trofeo, que continuaría durante la jornada del domingo con la carrera de distancia media y otras muchas actividades. La competición del día 21 tuvo lugar cerca del casco urbano de Becerril del Carpio, en el término municipal de Alar del Rey, en un terreno duro de fuertes desniveles y poblado de amplias masas de Pinus sylvestris de repoblación (por cierto, con una fortísima afección por procesionaria) mezcladas con terrenos de cultivo y pequeños encinares.

MAPA

MAPA

Los organizadores del evento me invitaron a participar también en la carrera (en su modalidad Open), circunstancia que aproveché para participar por primera vez en mi vida (aunque ya había visto bastantes carreras y terrenos de competición como espectador) en una carrera de este deporte, y donde pude comprobar la dureza de la Orientación y la fuerte exigencia física y de concentración que supone. De las nueve balizas que me correspondían, sólo pude llegar hasta la quinta 🙁 . Por lo menos los bonitos parajes por los que se corría, merecían mucho la pena. La próxima vez será…

MAPA

Tras comer con el resto de ponentes del Clinic, a las 16:30 comenzaron las charlas en el teatro de la Casa de Cultura de Alar del Rey, un magnífico recinto para este tipo de actos. La exposición  comenzó con una ponencia de Mario Vidal sobre el complicado proyecto de cartografía elaborado en La Nucía (Alicante), seguido por las experiencias en el manejo de una tablet específica para trabajo en exteriores (no sólo cartografía de orientación, a mi juicio) impartida por otro magnífico ponente y buen cartógrafo, Javier Arufe.

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A continuación tocó el turno a mi propia charla, que podrá ser descargada próximamente desde la web de la FEDO * (n. del a.: la ponencia puede ser descargada íntegramente desde el enlace http://www.fedo.org/web/ficheros/cartografia/ponencias/2015/03-PROCESOS-DIGITALES-DE-CATALOGACION-DE-MASAS-FORESTALES.pdf)y que consistió en explicar:

    • El contexto del Estudio en el Máster en Geotecnologías, y cuyo contenido completo puede descargarse desde el enlace que indico más arriba.

 

    • Los antecedentes: la penetrabilidad y el LiDAR.

 

 

  • Introducción didáctica a la tecnología LiDAR.

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  • Fundamentos, descarga y experiencias con el uso del LiDAR – PNOA en áreas forestales.

MAPA

    • Desarrollo del estudio (elección de zonas de trabajo, metodología, tratamiento de datos, variables empleadas, síntesis estadística…).

 

  • Resultados y conclusiones, que quizá sea lo que más interese a los lectores. Resumiendo mucho…:
      • De los 20 símbolos relacionados con la vegetación en las ISOM 2000, se han analizado las categorías de penetrabilidad 401 a 410 y sus combinaciones, midiéndose un total de 8 variables en 4 mapas y con 15 clases. Aunque se ha observado gran disparidad de valores de las variables, con rangos muy amplios, se aprecia la existencia de tendencias en los valores en determinados grupos de categorías (con particularidades en cada mapa), pudiéndose discriminar dichos grupos empleando los valores de las variables (especialmente la 405, 407 – 409 y el subgrupo formado por las 406 – 408 – 410). Las variables densidad y fracción de cabida cubierta parecen las más relevantes para ello.

     

    • La penetrabilidad, por su definición y la forma en que se realizan los mapas, es un concepto difícil de parametrizar, por lo que el LiDAR en la definición de la penetrabilidad podría servir como herramienta de apoyo al cartógrafo orientador, siendo inevitable el trabajo de campo, tan arduo en la formación de los o-mapas. Los datos LiDAR – PNOA para esta tarea son muy útiles por el grado de tratamiento con el que se ponen a disposición pública.

Tras mi ponencia, el Clinic continuó con una charla de Iván Mera sobre una app open source para la creación de mapas de orientación, tras la cual Javier Arufe volvió a subir al escenario para hablarnos sobre la aplicación de las normas ISOM a los entornos urbanizados. Finalizó el evento con un interesante debate entre competidores y asistentes (más de 50 personas), sobre el estado actual de la cartografía de orientación en nuestro país. Para finalizar, entrega de diplomas, clausura del Clinic y una foto para el recuerdo:

MAPA

Como conclusión, y a título personal, resultó una estupenda jornada, en la que me imbuí de parte del espíritu de la orientación deportiva y por la que estoy muy agradecido tanto al Comité de Cartografía de la FEDO (especialmente a Mario Vidal) como a la gente tan sana y participativa que pude conocer en este mundillo.

No olvidéis que si necesitáis algo de información adicional podéis poneros en contacto conmigo a través de mi correo electrónico. Por otro lado, desde Paraje Innovación y Consultoría ofrecemos asesoramiento en la creación de mapas base para cartografía de orientación con datos LiDAR así como en el manejo de dicha tecnología con distintas aplicaciones como son la estimación de existencias y caracterización de masas forestales, entre otras que podéis ver aquí.

Una jornada en el mundo de la Orientación deportiva2017-05-25T11:35:55+00:00

Disponibles los ficheros *.las del LiDAR – PNOA

Ya se rumoreaba desde hace unos meses que el Centro Nacional de Información Geográfica (CNIG), del Instituto Geográfico Nacional (IGN), tenía previsto poner en modo de descarga, los ficheros brutos de los vuelos LiDAR – PNOA. Pues bien, ese día ha llegado, y es hoy (14 de enero), como podemos ver en el boletín de noticias del IGN. En mi caso particular, y creo no mentir si digo que posiblemente también para un amplio sector de las personas que trabajamos en el ámbito de la cartografía y los GIS, ésta es una extraordinaria noticia por todo lo que supone para nuestro país, el poder disponer de estos datos.

cabeceraCNIG

Así que en primer lugar, felicitar desde aquí al personal del CNIG por la encomiable tarea que están realizando, dada la inconmensurable cantidad de información que suponen todos estos vuelos.

Por otro lado, y con motivo de un estudio científico que estuve realizando recientemente en el marco del Máster en Geotecnologías Cartográficas de la Universidad de Salamanca, tuve acceso a estos datos para mi investigación observando la gran calidad de la clasificación automática y de la asignación del color RGB de las ortofotografías con el que se sirven, lo cual facilita en gran medida el manejo de estas nubes de puntos. Las impresiones que obtuve durante el trabajo realizado serán objeto de un artículo próximo ya que en el actual me centraré únicamente en cómo descargar y visualizar los datos.

Para ello comenzaremos por observar las propiedades de los datos que vamos a descargar, las cuales pueden averiguarse pulsando en este enlace, y navegando hasta el apartado LiDAR. En su párrafo correspondiente se nos describe el producto (formato *.laz, rejilla de 2 x 2 km, ETRS89 y densidad promedio de 0,5 ptos / m2) y nos aparecen dos enlaces. El situado a la derecha, con el título Información auxiliar LiDAR, nos permite descargar un archivo comprimido con sustanciosa información sobre los vuelos:

  • Un sencillo pero descriptivo fichero «leeme.txt».
  • Especificaciones.
  • Metadatos en formato *.xml.
  • Hojas de la rejilla 2 x 2 km que corresponde a cada municipio, así como fecha de vuelo.

Creo que es del interés del usuario leer estos archivos, lo que le permitirá hacerse una idea de los datos que tendrá entre manos una vez realizada la descarga. Junto con estos ficheros, se acompaña una carpeta con nombre Software donde se contiene los archivos de instalación y de ayuda del programa LASTaskTools desarrollado por los creadores del conocido software LAStools, así como un manual de instalación en formato *.pdf. A fecha de hoy, los instaladores incluidos en esta carpeta no funcionan adecuadamente y no consiguen (al menos en mi caso) instalar bien el programa, por lo que de momento no os recomiendo hacer mucho caso a esta carpeta. Supongo que en breve este problema, de índole menor, será resuelto. Veremos a continuación como solventar este inconveniente.* (n. del a.: la herramienta LASTaskTools ha sido depurada – comprobado el día 19 de marzo – y ya puede ser instalada sin problemas, descargándola desde el enlace Información auxiliar LiDAR).

Una vez que conocemos los datos que nos vamos a descargar, podemos proceder con ello. Espero que esta pequeña receta, basada en la siguiente captura de pantalla (las imágenes se pueden ampliar si pulsáis sobre ellas) y que pongo a continuación, os sirva:

captura1

 

    1. Pulsar este enlace.

 

    1. Registrarse en el Centro de Descargas, si no lo estáis (es un proceso muy rápido) y si lo estáis ya previamente, entrar con vuestro usuario y contraseña. Arriba a la derecha, bajo el banner de la web.* (n. del a.: ya no es necesario registrarse para la descarga).

 

  1. Existen diversas formas  de descargar los ficheros de vuestra zona de trabajo:
    • Por municipio. Si en el recuadro en blanco situado bajo «Seleccione División administrativa» tecleáis el nombre del término municipal que os interesa, un texto predictivo os ayudará a elegir el que sea de vuestro interés. A continuación pulsáis en «Buscar» y aparecerá el listado ficheros *.laz que corresponde a ese área.
    • Mediante búsqueda avanzada. Se trata de una interesante y completa opción que permite la descarga de áreas más concretas; para ello pulsaremos en el enlace «Búsqueda en visor» donde en primer lugar filtraremos el producto que queremos: LiDAR (.laz 2 x 2 km). Cuando hagamos ésto, aparecerán varias opciones:

captura2

  • Como veis, las opciones son variadas, desde dibujar un polígono directamente en el visor, hasta descargar la malla de hojas 2 x 2 km con la distribución. Es posible que si ya tenemos definida nuestra zona de trabajo en nuestro GIS mediante un fichero vectorial, la forma más cómoda sea la tercera «intersección con shapefile». Esta opción nos permitirá subir a la página un archivo comprimido en formato *.zip con nuestro shapefile, que ha de estar en el sistema de referencia WGS84. La respuesta del centro de descargas, tras pulsar el botón «Buscar», será también un listado de ficheros *.laz del área de interés. He probado todas las opciones con resultado satisfactorio. Otras opciones son, en la parte superior de la web, descargar por topónimo o por coordenadas, todas ellas también muy interesantes.

 

  1. Sea de una u otra forma, una vez que aparece el listado de ficheros disponibles, como en la imagen siguiente, deberemos pulsar en el icono de más a la derecha. Éste nos desplegará el acuerdo de licencia de uso de la información, que deberemos leer detenidamente. Una vez aceptado el acuerdo, se despliega una encuesta informativa sobre el uso al que se va a dedicar la información; una vez completada, el navegador lanzará la descarga de nuestro objetivo, el fichero *.laz.

captura3

De esta manera habremos descargado el archivo o archivos *.laz de la zona que nos interesa, por lo que sólo restará ya el poder observar la información. Como decía anteriormente, el software que proporciona el CNIG a mí al menos no me funciona, por lo que* usaremos un software gratuito como FugroViewer, que seguro que conoceréis si estáis familiarizados con los datos LiDAR; se descarga desde este enlace, y tiene la ventaja de que su versión 2.0 (la actual) permite abrir y observar directamente los datos LiDAR desde el formato *.laz, como vemos en la siguiente imagen. Para ello pulsaremos «Open LiDAR File(s)» en el desplegable del menú «File» y navegaremos hasta la carpeta donde hayamos descargado los datos. Tras unos segundos para la lectura del fichero, su contenido aparecerá ante nuestros ojos para poder visualizarlo empleando las múltiples herramientas de FugroViewer.

Captura4

destacada

(n. del a.: puede utilizarse ya sin problemas la herramienta LASTaskTools para visualizar los datos, descargándola desde el enlace Información auxiliar LiDAR).

El manejo de estos datos para la obtención de resultados y cartografía con múltiples aplicaciones de interés en el contexto de la ingeniería, la Ordenación del Territorio e incluso la orientación deportiva, ya es harina de otro costal y como dije al principio, será objeto de próximos artículos de nuestro blog. Indicaros por último que en Paraje Innovación y Consultoría ofrecemos este tipo de servicios, por lo que si requerís algún tipo de información complementaria no tenéis más que poneros en contacto con nosotros.

Disponibles los ficheros *.las del LiDAR – PNOA2017-05-25T11:35:57+00:00

10 aspectos prácticos en la transición a QuantumGIS

Tal y como indicamos en nuestra página web, y mi compañero Alberto en su post acerca del sistema operativo Linux que tenemos instalado en nuestros ordenadores, hemos elegido el empleo de hardware y software open source como una de las señas de identidad de Paraje Innovación y Consultoría. Debido a los sectores económicos a los que nos dirigimos y a la mayoría de los servicios que ofrecemos a nuestros clientes, es fundamental el manejo de un software de Sistemas de Información Geográfica (SIG o GIS, si empleamos el acrónimo anglosajón). Una vez analizadas las diversas opciones existentes, decidimos decantarnos por el uso prioritario del software libre QuantumGIS (ó QGIS) en nuestro quehacer diario, aunque también usamos ocasionalmente otros programas como gvSIG. En los respectivos enlaces podéis consultar toda la información relativa a ambos proyectos.

La generalización del empleo de GIS libre es un hecho debido a sus grandes ventajas, principalmente económicas, frente al uso de software propietario, si bien es cierto que algunas marcas concretas que todos los que estamos en este mundillo tenemos en la cabeza, siguen copando buena parte del mercado. En este post quiero centrarme en los aspectos prácticos fundamentales que supone el cambio desde el uso de un programa bajo licencia comercial a QGIS (actualmente en su versión 2.4 Chugiak), de carácter open source, tras unos cuantos meses de modesta experiencia real empleándolo en algunos de los proyectos que llevamos a cabo:

    1. El paso desde un software a otro supone un cambio considerable que requiere un tiempo prudencial de adaptación; es decir, debemos estar dispuestos a asumir que nos supondrá un coste en horas de trabajo importante en las primeras jornadas, hasta que nos acostumbremos a la localización de las herramientas, la interfaz, etc. Por todo ello, y como para casi todo en la vida, «las prisas no son buenas».
    1. Es un proceso que requerirá grandes dosis de paciencia, ya que es frecuente la aparición de ciertos bugs o problemas informáticos que nos parecerán incomprensibles y nos harán dudar de si tirar el ordenador por la ventana o no. Hemos de tener en cuenta que se trata de un software de código abierto que está siendo constantemente actualizado y enriquecido en cuanto a sus algoritmos por parte de diversos participantes y organizaciones colaboradoras de distintos lugares del mundo.
    1. Existe toda una comunidad muy activa en Internet empleando este programa, por lo que cuando tengamos dudas en ciertas operaciones, será inevitable acudir a la ayuda oficial del programa (aún para la versión 2.2) y a «San Google», siendo extrañísimo que alguien no haya tenido el mismo problema y lo haya resuelto ya. Eso sí, casi todas estas búsquedas de soluciones o dudas deberemos hacerlas en inglés.
    1. La interfaz y las ventanas o cuadros de diálogo de las herramientas, nos parecerán pobres estéticamente en comparación con otros programas (corriendo el programa bajo Linux Ubuntu).

Interfaz QGIS

    1. Inicialmente nos confundirá un poco el trabajo con distintos sistemas de proyección. Hemos de tener en cuenta que al empezar un proyecto, será adecuado aplicar un sistema de proyección a la vista, pulsando para ello Project > Project properties > CRS > Enable ‘on the fly’ CRS transformation y eligiendo el que sea de nuestro interés empleando la codificación de Spatial Reference. Aunque nos cueste encontrarlo, el programa permite aplicar distintas transformaciones, utilizar multitud de CRS diferentes e incluso diseñar los nuestros propios. Encontraréis mucha más información en este enlace.
    1. Admite todos los formatos de archivo habitualmente empleados en el campo de los GIS, por lo que podemos estar tranquilos a este respecto, si bien recomiendo emplear en todo caso la codificación (Encoding) windows-1252, lo que hará que evitemos problemas con caracteres especiales como tildes, «ñ», etc. El programa incluye también las conexiones a los estándares WMS, WFS y WCS de la OGC, e incluso a bases de datos espaciales como GeoDatabases, PostGIS, etc. a través de cuadros de diálogo bastante intuitivos ubicados en la pestaña Layers.
    1. El programa cuenta con multitud de herramientas y comandos que nos permitirán hacer casi todo lo que nos imaginemos, gracias al aporte de diversas organizaciones desarrolladoras de proyectos tan conocidos como GRASS, Sextante, SAGA, R, etc. Todos sus algoritmos, algunos de los cuales están mejor desarrollados que los homólogos de las grandes casas comerciales del mundo GIS, se almacenan en la ventana Processing > Toolbox, si bien los más usados habitualmente también se encuentran en los desplegables de las pestañas Vector y Raster. En algunas ocasiones nos encontraremos con los temidos bugs que he citado anteriormente, con los consiguientes quebraderos de cabeza.

Toolbox

    1. Además de estas herramientas, podemos implementar adicionalmente plugins pulsando la pestaña homónima que nos conectará con los repositorios de QGIS, donde podremos elegir e instalar aquel o aquellos que requiramos.
    1. Puesto que estoy hablando de las herramientas del programa, no puedo dejar pasar la sorprendente potencia y facilidad desde el punto de vista del usuario, que tiene QGIS para el manejo de las bases de datos asociadas o no a las entidades geográficas. Así, el uso de los comandos Vector > Table manager > Table manager y Open Field Calculator con su simpático icono en forma de ábaco, será el pan nuestro de cada día. Eso sí, hemos de tener en cuenta que el formato más cómodo para QGIS es el estándar *.csv, con lo que el empleo conjunto (no indispensable) con el software LibreOffice Calc será también habitual.

Icono

    1. Por último QGIS cuenta con su propio explorador de archivos, un poco menos potente que otros más conocidos, que puede desplegarse mediante View > Panels > Browser.

 

Espero que este post haya servido para que conozcáis las ventajas y problemas más básicos con los que os vais a encontrar si alguna vez os proponéis hacer la migración desde los software GIS comerciales a los libres, en este caso centrándome en el empleo de QuantumGIS, uno de los más estables y potentes en el ecosistema open source. Por nuestra parte, la adaptación desde el punto de vista empresarial ha sido satisfactoria por el momento. Más adelante hablaremos de aplicaciones específicas y os seguiremos contando nuestras experiencias.

10 aspectos prácticos en la transición a QuantumGIS2017-05-25T11:35:57+00:00
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