Sumario:
Serie Geográfica
Universidad de Alcalá. Servicio de Publicaciones ISSN: 1136-5277
Nº 16 - 2010 Más información / TEXTO COMPLETO en http://www.geogra.uah.es/....
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La Teledetección en la Investigación Geográfica
Coordinación: Inmaculada Aguado, Emilio Chuvieco y Javier Salas
S . U . M . A . R . I . O
PRESENTACIÓN ..... 7-8
Inmaculada Aguado, Emilio Chuvieco y Javier Salas
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UAH - Serie Geográfica - Número 16 (2010), pgs. 9-18 (www.360grados.org)
APLICACIONES DE LA TELEDETECCIÓN EN GEOGRAFÍA FÍSICA EN LA UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID
María del Pilar García Rodríguez - María Eugenia Pérez González
RESUMEN: En este trabajo sintetizamos los artículos publicados en revistas nacionales e internacionales y los proyectos de investigación de varios profesores del área de Geografía Física de la Universidad Complutense de Madrid, en los que se ha utilizado la teledetección como herrramienta fundamental para estudios del medio físico. Las líneas de investigación se centran en los campos de climatología, microclimatología, humedales, geomorfología, suelos y cambios de usos del suelo. Para efectuar estas investigaciones se han manejado principalmente imágenes de los satélites Landsat y NOAA, con especial énfasis en los estudios multitemporales.
Palabras Clave: Landsat, NOAA, climatología, humedales, geomorfología, suelos y cambios de usos del suelo.
ABSTRACT: In this paper we synthesize the articles published in national and international journals and research projects of several professors in the area of Physical Geography at the Complutense University of Madrid in which remote sensing has been used as fundamental tools for studies of the physical environment. The research focuses on the fields of climatology, microclimatology, wetlands, geomorphology, soils and land use changes. To perform these investigations have been handled mainly images of Landsat and NOAA satellites, with special emphasis on multi-temporal studies.
Key Words: Landsat, NOAA, climatology, wetlands, geomorphology, soils, and land use changes.
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UAH - Serie Geográfica - Número 16 (2010), pgs. 19-34 (www.360grados.org)
MODELOS DE SIMULACIÓN ESPACIO-TEMPORAL Y TELEDETECCIÓN: EL MÉTODO DE LA SEGMENTACIÓN PARA LA CARTOGRAFÍA CRONOLÓGICA DE USOS DEL SUELO
Martin Paegelow - María Teresa Camacho Olmedo
RESUMEN: El desarrollo de modelos para la simulación de dinámicas ambientales o simulaciones geomáticas, persigue trazar las evoluciones del pasado y actuales, extraer los comportamientos espacio-temporales más característicos y, mediante una base de reglas, prever los cambios futuros o, al menos, construir los escenarios previsibles a corto y medio plazo. Modelizar dinámicas ambientales contribuye a comprender y prever la evolución futura, y la simulación prospectiva proporciona una herramienta de ayuda a la decisión para la gestión ambiental.
Las simulaciones geomáticas se apoyan en bases de datos espacio-temporales (principalmente en cartografías de usos del suelo), en cuyo proceso de elaboración tienen un papel fundamental la Teledetección aérea y de satélite, y todas aquellas herramientas de clasificación tanto analógicas como digitales.
En el marco de varios proyectos de investigación centrados en el análisis y puesta en funcionamiento de modelos de simulación de dinámicas ambientales, se está potenciando la utilización de procedimientos de clasificación recientemente implementados en el SIG IDRISI Taïga para obtener la cartografía cronológica de usos del suelo en la que se apoyan dichos modelos.
En concreto, el método de clasificación por segmentaciónse está aplicando a ortofotografías aéreas, como método alternativo al clásico de fotointerpretación manual. En este trabajo se muestran los resultados de la construcción de una serie cronológica de usos del suelo en los Pirineos Orientales franceses. Una segmentación puramente espectral ha sido aplicada a la BD Ortho del Institut Géographique National (Francia) de 2004 (fotografía aérea digital con tres bandas RGB del visible), y a la fotografía aérea escaneada y posteriormente ortorectificada más antigua (1980, pancromática). Los segmentos sirven a continuación como entidades espaciales a los que se les atribuye la clase dominante extraída de una clasificación supervisada. En el trabajo se explica su puesta en práctica y se discuten los resultados obtenidos. Como principal conclusión, se puede indicar que la automatización del método permite agilizar, en tiempo y trabajo, la etapa de detección de unidades espaciales homogéneas y su asignación de atributos, lo que constituye una eficaz ayuda para la configuración de las bases de datos de series cronológicas.
Palabras Clave: modelos de simulación, segmentación espectral, ortofotografía aérea.
ABSTRACT: The conception of geomatic simulation models applied to environmental dynamics aims to carry out past and present dynamics, to reveal the characteristic spatiotemporal behaviour and, through a rule base, to anticipate future changes, or at least, to build foreseeable scenarios in the short to medium term. Modelling environmental dynamics contributes to understanding and anticipating future developments, forecasting and simulation tools provides a decision support for environmental management.
The geomatic simulations are based on spatiotemporal databases (mainly land use maps). In order to build these databases aerial and satellite remote sensing, but also any other tool providing both, analogue and digital, classification has an inescable role.
In the framework of several research projects focused on the analysis and the implementation of simulation models applied to environmental dynamics, the usefulness of classification procedures recently implemented in the IDRISI Taïga GIS such as segmentation to obtain chronological land use maps supporting these models has be shown.
In practical terms, the segmentation classification approach is being applied to aerial orthophotographs as an alternative to the classic manual photo interpretation. This paper shows the results of the construction of a time series of land use maps in the Eastern French Pyrenees. A purely spectral segmentation has been applied to the BD Ortho 2004 (Institut Géographique National, France), a digital aerial photography with three visible RGB bands, and to an older one which had to be scanned and subsequently orthorectified (1980, panchromatic). In the next step, the main class drawn from a supervised classification is assigned to the segments. This paper explains the implementation and discusses the results. The principal conclusion is that the automation made by the presented method allows important savings in time and work during the detection stage of homogeneous spatial units and the allocation of attributes. This represents an effective help for configuring series of chronological databases.
Key Words: simulation models, spectral segmentation, aerial photographs
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UAH - Serie Geográfica - Número 16 (2010), pgs. 35-49 (www.360grados.org)
LOS RECURSOS GANADEROS EN LOS SISTEMAS EXTENSIVOS DE LA MONTAÑA PIRENAICA CATALANA: APROXIMACIÓN AL CÁLCULO DE LA PRODUCCIÓN DE BIOMASA HERBÁCEA MEDIANTE EL USO DE LA TELEDETECCIÓN
María Barrachina Jiménez - Jordi Cristóbal Roselló - Antoni Francesc Tulla Pujol
RESUMEN: Los sistemas ganaderos extensivos propios de las zonas del Pirineo catalán se encuentran fuertemente condicionados por la disponibilidad de hierba en prados de siega y pastos de montaña o pastura. La utilización de imágenes de satélite y la recogida simultánea de datos sobre el terreno puede resultar una buena aproximación a la determinación del estado del recurso y a su cuantificación en términos de producción de biomasa. Los resultados del muestreo de campo obtenidos a lo largo de un total de cinco campañas (“peso fresco” y “peso seco”) han sido relacionados con diferentes índices de vegetación y humedad – NDVI, EVI, Greenness, Wetness, NDWI, – calculados sobre una serie de imágenes Landsat-5 TM. Para ello, se han realizado los correspondientes análisis estadísticos de regresión múltiple, utilizando el criterio Cp de Mallows para seleccionar las variables predictoras que intervendrán en el modelo. Se observan diferencias significativas en los resultados de las regresiones en función de la campaña realizada, con valores de R2 comprendidos entre 0.33 y 0.90 para la variable “peso fresco” (RMSE comprendido entre 262 y 173 kg de biomasa en fresco/píxel) y R2 entre 0.21 y 0.68 para la variable “peso seco” (RMSE entre 30 y 60 kg de biomasa en seco/píxel). Se muestran así los efectos de la variación en las condiciones ambientales y en las condiciones de la propia vegetación. Se han obtenido mapas de biomasa para las zonas de interés – prados y pastos- en cada uno de los días muestreados.
Palabras Clave: biomasa, prados y pastos, índices de vegetación y humedad, ganadería de montaña, Landsat-5, Teledetección, Pirineo.
ABSTRACT: Extensive stockbreeding in Catalan Pyrenees is strongly determined by grassland availability in meadows and pastures. Satellite images together with on-site data sampling are often used to quantify herbaceous resources in terms of biomass production. Field variables (“fresh weight”, “dry weight”), sampled along five different field campaigns, have been related to several vegetation and humidity indexes – NDVI, EVI, Greenness, Wetness, NDWI – calculated from Landsat-5 TM images. Multiple regression models have been used for that purpose. Model’s predictors have been selected on the basis of Malows’ Cp. Results from the statistical analysis are not uniform among the different field campaigns. R2 values range from 0.33 to 0.90 for the “fresh weight” variable (RMSE values ranging from 262 to 174 kg of fresh biomass/pixel) and R2 from 0.21 to 0.68 for the “dry weight” variable (RMSE values ranging from 30 to 60 kg of dry biomass/pixel). This fact reflects the variation in both environmental and vegetation conditions. Biomass maps have been obtained for the areas of interests -meadows and pastures- and for every field sampling date.
Key Words: biomass, meadows and pastures, vegetation and humidity indexes, mountain livestock breeding, Landsat-5, Remote sensing, Pyrenees.
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UAH - Serie Geográfica - Número 16 (2010), pgs. 51-59 (www.360grados.org)
INVERSIÓN DE MODELOS DE SIMULACIÓN DE LA REFLECTIVIDAD
PARA LA ESTIMACIÓN DEL ESTADO HÍDRICO DEL COMBUSTIBLE
VIVO EN MATORRALES Y PASTIZALES DE LA ARGENTINA
Marta Yebra Álvarez - María Eugenia Beget - Patricio Oricchio - Carlos di Bella
RESUMEN: En este trabajo se explora la posibilidad de estimar el contenido de humedad de los combustibles vivos (FMC) a partir de la inversión de los modelos de simulación de la refectividad a nivel de hoja (PROSPECT) y a nivel de dosel (SAILH), la utilización de imágenes de satélite (sensor MODIS) e información auxiliar medida en campo. La metodología propuesta para llevar a cabo la inversión se basa en técnicas de clasificación supervisada de imágenes, así como en técnicas de regresión múltiple. Dichas metodologías fueron validadas en un total de 6 parcelas de matorral semiárido de la región fitogeográfica del Monte y 5 de pastizales subhúmedos de la Región Pampeana. Los resultados mostraron que el FMC puede ser estimado con precisión, tanto para el caso de las áreas de matorral semiárido (RMSE≈16%) como para el caso de los pastizales subhúmedos (RMSE≈10%), de manera operativa y sin necesidad de tener amplios conocimientos de programación.
Palabras Clave: FMC, MODIS, Riesgo incendio, Modelos de transferencia radiativa y Clasificador por ángulo espectral.
ABSTRACT: This paper explores the possibility of estimating Live Fuel Moisture Content (FMC) from the inversion of PROSPECT (leaf level) and SAILH (canopy level) Radiative Transfer Models, MODIS imagery and ancillary information measured on field. The methodology proposed for the inversion is based on image supervised classification as well as multiple regression techniques. These methodologies are validated in a total of six plots of shrubland from Monte region and five plots of humid temperate grasslands from Pampa region. The results show that FMC can be accurately and operatively retrieved without a deep knowledge of programming for both semiarid shrublands (RMSE≈16%) and sub-humid temperate grasslands (RMSE≈10%).
Key Words: FMC, MODIS, Fire Risk, Radiative Transfer Models, Spectral Angle Mapper.
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UAH - Serie Geográfica - Número 16 (2010), pgs. 61-70 (www.360grados.org)
CARTOGRAFÍA DE INCENDIOS FORESTALES EN PARAGUAY MEDIANTE IMÁGENES AQUA-MODIS
M. Pilar Martín Isabel - Larissa K. Rejalaga Noguera
RESUMEN: Uno de los principales problemas ambientales que se plantean actualmente a nivel mundial es la pérdida de los recursos forestales ocasionada por el fuego. La gran extensión y dificultad de acceso a muchas de las zonas afectadas, especialmente en zonas tropicales, hace difícil la cuantificación del daño que provocan los incendios forestales. La cartografía operativa de las áreas quemadas requiere disponer de métodos fiables y rápidos que permitan obtener resultados en un margen relativamente corto de tiempo y a una escala espacial y temporal adecuada para la gestión del fenómeno. La teledetección desde satélite supone una técnica adecuada para esta finalidad ya que proporciona datos de la superficie terrestre con una cobertura espacial y temporal suficientemente detallada y ofrece información espectral apropiada para la cartografía de áreas quemadas. En este trabajo se aborda el uso de imágenes procedentes del sensor AQUA-MODIS para la cartografía de áreas afectadas por incendios forestales en Paraguay. Se propone una metodología que combina productos MODIS con distintas resoluciones espaciales (500 y 250 metros) y espectrales (7 y 2 bandas) con el propósito de mejorar la capacidad de discriminación y delimitación de las zonas afectadas por incendios forestales en un ámbito tropical. La metodología propuesta nos permitió discriminar todos los incendios ocurridos en la zona de estudio con tamaño igual o superior a 150 hectáreas. La capacidad de discriminación resultó aceptable (en torno a los 60 %) para los incendios entre 100 y 125 hectáreas, en cambio demostró ser mas limitada para los incendios inferiores a 100 hectáreas.
Palabras Clave: AQUA-MODIS, Paraguay, cartografía, áreas quemadas, índices espectrales, resolución espacial
ABSTRACT: One of the major environmental problems facing the world today is the loss of forest resources caused by fire. The large size and difficulty of access to many affected areas, especially in tropical areas, make difficult to quantify the damage caused by forest fires. Operational mapping of burned areas requires the availability of reliable and rapid methods that can produce results in a relatively short time range and a spatial and temporal scale appropriate to the management of the phenomenon. Satellite remote sensing is a suitable technique for this purpose as it provides data on the Earth's surface with enough spatial and temporal coverage and provides detailed spectral information suitable for mapping burned areas. This paper discusses the use of images from the AQUA-MODIS sensor for mapping areas affected by forest fires in Paraguay. It propose a methodology that combines MODIS products with different spatial (500 and 250 meters) and spectral (7 and 2 bands) resolutions for the purpose of improving the capacity of discrimination and delimitation of areas affected by forest fires in a tropical area. The proposed methodology allowed us to discriminate all fires in the study area with size equal to or greater than 150 hectares. The discrimination capacity was acceptable (around 60%) for fires between 100 and 125 hectares, however proved to be more limited for fires less than 100 hectares.
Key Words: AQUA-MODIS, Paraguay, mapping, burned areas, spectral indexes, spatial resolution
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UAH - Serie Geográfica - Número 16 (2010), pgs. 71-80 (www.360grados.org)
ESTIMACIÓN DE LA RIQUEZA TOTAL DE ESPECIES EN UNA ZONA QUEMADA UN AÑO DESPUÉS DEL FUEGO MEDIANTE QUICKBIRD
Olga Viedma - Iván Torres - José M. Moreno
RESUMEN: Un año después del fuego, las zonas quemadas aparecen dominadas principalmente por herbáceas, y las especies leñosas actúan como fuentes de heterogeneidad espacial. Aunque hay un fuerte contraste en la riqueza de especies de plantas entre los espacios abiertos dominados por herbáceas (más ricos) y los dominados por leñosas (más pobres); la riqueza de especies es más alta en un nivel intermedio de cobertura donde se produce una competencia moderada. En este trabajo estamos interesados en evaluar el papel de la cubierta vegetal y la heterogeneidad espacial, medida por una imagen QuickBird, en los patrones de riqueza total de especies de una zona quemada a diferentes escalas locales. El área de estudio se encuentra en el Centro-Oeste de España (Anchuras, Ciudad Real), y se vio afectada por un gran incendio en agosto de 2002. Los datos sobre la riqueza de especies se registraron un año después del fuego en cuadrantes anidados de 1, 25 y 100 m2 sobre dos parcelas de 90x180 m, con una composición vegetal y unas condiciones ambientales similares. El total de la riqueza de especies se modeló mediante árboles de regresión (Regression Tree Analysis: RTA). Los principales resultados indicaron que las áreas con bajo contraste espectral y alta reflectividad (tanto en la región del Visible como en el Infrarrojo cercano), dominadas por especies herbáceas, fueron más ricas que las zonas con un bajo contraste espectral, media baja reflectividad en el Visible y alta reflectividad en el Infrarrojo cercano, que se relacionaron con una mayor presencia de especies leñosas. Asimismo, la mayor riqueza de especies se encontró en las áreas con alto contraste y alta-media reflectividad (en Visible e Infrarrojo cercano, simultáneamente) que estaban formadas por la mezcla de herbáceas y leñosas. La cantidad de varianza explicada dependió de la escala, yendo desde un 21 % y un 50 % a escalas de 1 y 25 m2; a un 65 % a escala de 100 m2.
Palabras Clave: riqueza de especies de plantas, escalas locales anidadas, porcentaje de cubierta vegetal, heterogeneidad espacial, contraste espectral, reflectividad, QuickBird.
ABSTRACT: In recently burned areas, mainly dominated by herbaceous species, shrub and tree canopies act as sources of spatial heterogeneity. Although there is a sharp contrast in plant species richness between open spaces dominated by herbs (richer) and those dominated by woody-cover (poorer); plant species richness is highest at an intermediate level of cover corresponding to moderate competition or disturbance. In this work we are interested in assess the role of vegetation cover and spatial heterogeneity, measured by a QuickBird image, in recently postfire patterns of plant species richness at different nested local scales. The study area was located in the Central West part of Spain (Anchuras, Ciudad Real), and was affected by a large forest fire on August 2002. Data on species richness were recorded on nested squares of 1 m2, 25 m2 and 100 m2 from two 90x180 m replicated plots, one year after fire. Total plant species richness was modelled by using Regression Trees. We found that the areas with low spectral contrast and high reflectivity (dominated spatially by herbaceous species) were richer than those areas with low contrast and medium-low reflectivity (dominated by shrublands and trees). Furthermore, the highest species richness was found in the areas with high contrast and medium-high reflectivity (formed by the intermix of herbs and woody vegetation layers). Variance explained varied depending on the scale, from 21% and 50% for 1 and 25 m2, respectively to 65% for 100 m2.
Key Words: plant species richness, nested local scales, vegetation cover, spatial heterogeneity, spectral contrast, reflectivity, QuickBird.
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UAH - Serie Geográfica - Número 16 (2010), pgs. 81-92 (www.360grados.org)
ESTIMACIÓN DEL SELLADO DEL SUELO MEDIANTE TÉCNICAS DE ANÁLISIS ESPECTRAL
Alberto de Tomás - Francisco Javier Salas - César Santos - Antonio Garzón - Victoriano Moreno
RESUMEN: El crecimiento de las superficies artificiales urbanas lleva asociado la impermeabilización del medio natural, conocida como sellado del suelo, que provoca una serie de efectos perjudiciales sobre el medio ambiente. Este artículo trata de desarrollar un método para facilitar la estimación de estas superficies y poder establecer medidas de control al respecto. Las técnicas de teledetección ofrecen interesantes posibilidades de clasificación en entornos urbanos. En este trabajo se ha evaluado la utilización de las técnicas espectrales Análisis Lineal de Mezclas Espectrales (ALME) y Sequential Maximum Angle Convex Cone (SMACC)sobre una imagen multiespectral SPOT-5, correspondiente al sector nororiental del municipio de Madrid. Finalmente se ha aplicado la técnica SMACC, en combinación con otras variables extraídas de la imagen, obteniendo una capa de sellado con una fiabilidad global del 83,75%. Los resultados obtenidos se comparan con los de la capa de sellado europea para España1, la cual obtiene una precisión global del 69,5% siguiendo el mismo método de validación utilizado en este trabajo.
Palabras Clave: sellado del suelo, análisis espectral, ALME, SMACC, SPOT.
ABSTRACT: Increasing artificial surface, associated with urban growth, produces soil imperviousness, known as soil sealing, which causes a number of adverse effects on the environment. This paper aims to develop a methodology to facilitate the estimation of this surface type, in order to establish control measures. Remote sensing techniques provide interesting classification possibilities in urban areas. In this research, both Linear Spectral Mixing Analysis (LSMA)and Sequential Maximum Angle Convex Cone (SMACC) spectral analysis techniques have been tested on a SPOT-5 multispectral image, corresponding to the Northeastern sector of the city of Madrid. Finally, the SMACCtechnique was applied, in combination with other variables extracted from the image, getting as a result a sealed mask with an overall accuracy of 83,75%. The results were then compared to the existing European soil sealing layer for Spain1, which obtained an overall accuracy of 69,5% with the same accuracy assessment method used in this study.
Key Words: soil sealing, spectral analysis, LSMA, SMACC, SPOT.
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