Sentinel2

Inicio/Sentinel2

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
Ir a Arriba