Jornada Presentación InForest

InForesT

Sistema de Gestión e Inventario Forestal:Aplicación de Imágenes de Satélite

de Muy Alta Resolución

Sistemas de Información y Gestión Forestal y aplicaciones de las imágenes de satélite de muy

alta resolución.

• Presentación y Objetivos• Proceso de Imágenes de Satélite

• Desarrollo del Sistema de Información

• Análisis de Resultados

• Conclusiones y Desarrollos Futuros

Jornada Presentación InForest

Presentación y ObjetivosObjetivos:

●● El objetivo principal es la creación de un Sistema de Información para la Gestión Forestal que permita un trabajo más fácil, rápido y completo.

●● Determinación del grado de utilidad de las imágenes de satélite para la gestión forestal. Este objetivo se concreta en la necesidad de obtener información detallada útil para el inventario.Las imágenes utilizadas son Ikonos, LandSat y Aster.

● ● Antecedentes del proyecto: InForesTI+D

● Montes seleccionados: 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 126 y 131.

Provincia: Cuenca Término municipal y propietario: Cuenca.

● Superficie forestal: 53.000 ha en 23 montes de utilidad pública, posibilidad maderable anual: 55.000 m³ de madera.

● Aunque los modos de explotación son los mismos la zona de trabajo presenta interés desde la variabilidad de las condiciones fisiográficas y geológicas, asícomo de los ecosistemas asociados a las mismas, lo que la convierte en un área test idónea.

Área de estudio

Proceso de Imágenes de SatéliteOBJETIVOS

● Aportación de información de satélites Aster y Landsat como indicadores ambientales del estado de desarrollo vegetativo o vitalidad de la vegetación entre otros y su integración en el Sistema de Información.

● Determinación del grado de utilidad de las imágenes del satélite IKONOS para la gestión forestal.

● Variables Dasométricas: nº pies por hectárea, volumen maderable (valor económico del monte).

Landsat

Aster

Ikonos

Sensores de alta resolución: ASTER● Características:

Lanzamiento: Diciembre 1999 (TERRA)

Periodo de retorno: 4 a 16 días

Rango dinámico: 8 a 12 bits según bandas

Tamaño de escena: 60 x 60 Km

● Imágenes Utilizadas: escena Agosto 2001

● Índices e indicadores: combinaciones de bandas, salinidad, humedad, estrés vegetación.

● Modelo digital : Capacidad estereoscópica

EOS - ASTER1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Característicasespectrales

0.50-

0.60

0.63–

0.69

0.76–

0.86

1.6–

1.7

2.145–

2.185

2.185–

2.225

2.235–

2.285

2.295–

2.365

2.36–

2.43

8.125–

8.475

8.475–

8.825

8.925–

9.275

10.25–

10.95

10.95–

11.65Resolución 15 m 15 m 15 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 90 m 90 m 90 m 90 m 90 m

Combinación de Bandas 2-3-8

Combinación de Bandas 4-3-2

Sensores de alta resolución: LandsatCaracterísticas:● Lanzamiento: 15 Abril 1999 (Landsat 7)Periodo de retorno: 16 díasRango dinámico: 8 bits● Imágenes de archivo disponibles desde 19727 Misiones con mejora progresiva de resolución espacial y espectral

Principales diferencias entre el Landsat 7 y el Landsat 5

● Adición al Landsat 7 de una banda Pancromática con resolución espacial de 15m.

● Perfeccionamiento del sistema de calibración radiométrica de los sensores, lo que garantiza

una precisión radiométrica absoluta del 5%.

● Perfeccionamiento de la geometría de captura

Imágenes utilizadas: Landsat 5 1987 y Landsat 7 2001. Ambas de primavera.

Uso: Indices (NDVI), Mapa de Cambios entre 1987 y 2001, combinaciones de bandas.

• Imagen Landsat, RGB: 4,3,2.

Sensores de alta resolución: IKONOS-2Características:Lanzamiento: 24 Septiembre 1999Orbita: 681 KmPeriodo de retorno: 1 - 3 días según sensorRango dinámico: 11bitsCapacidad estereoscópicaPosibilidad de seleccionar:

• Área específica de adquisición • Prioridad de adquisición• Cobertura nubosa máxima• Angulo máximo de observación• Nivel de procesado del producto

Standard Imagery Pancromático Multiespectral Blanco y Negro Azul Verde Rojo NIR

Características espectrales 450 – 900 nm 450-530 520-610 640-720 770-880Resolución 0.82 - 1 m 3.28 - 4 m Tamaño de escena 11 x 11 km Area mínima 11 x 100 km2 Area máxima 10.000 km2

Imágenes utilizadas: Escena de archivo de verano de 2003Nueva adquisición de verano de 2005Nueva adquisición de primavera de 2006

Metodología de Proceso de ImágenesMetodología de trabajo:

El trabajo se ha estructurado en dos fases principales: la ortorrectificación de la imagen y preparación del material de referencia y el tratamiento digital y extracción de información.

La primera ha servido para familiarizarse con la zona de trabajo y las imágenes, los datos disponibles para llevar a cabo el estudio y las necesidades de información.

La segunda en la realización de una serie de procesos cuyo objeto ha sido el de determinar las posibilidades de Ikonos para el inventario forestal y medir la cabida cubierta forestal.

Proceso de Generación de Ortoimágenes

● Ortorrectificación de la imagen de verano del año 2005.

● Registro de la imagen de primavera del año 2006.

● Corrección Atmosférica.

● Mosaico de escenas.

● Fusión y realce de imagen.

IKONOS pancromática con 1m de resolución

IKONOS color real con 4m de resolución

IKONOS 432 multiespectral con 4m de resolución

Caracterización de masas forestalesMétodo de clasificación:

La clasificación no supervisada se ha empleado con el objeto de agrupar píxeles basándose en estadísticas, sin clases de entrenamiento predefinidas.

Se ha aplicado una técnica de clasificación denominada Isodata que agrupa los valores en torno a las medias de clases uniformemente distribuidas.

Una vez seleccionadas las bandas y los índices que se van a utilizar de entre aquellos que mejor definen las características de la vegetación, se definen los parámetros de la clasificación y se aplican los algoritmos.

Clasificación no supervisada e Ikonos falso Color (4-3-1) de la misma zona.

Caracterización de masas forestalesTipo de

información Banda Descripción Rango espectral

Bit Filtros -ventana

B2 Azul 450-530 nm

B3 Verde 520-610 nm

B4 Rojo 640-720 nm

B5 IR cercano 770-880 nm

NDVI NDVI (IR cercano - rojo) / ( IR cercano - rojo) -1.00 + 1.00 32 NA

V_B3 Información textural B3, verde 520-610 nm

V_B4 Información textural B4, rojo 640-720 nm

V_B5 Información textural B5, IR cercano 770-880 nm

M_B3 Información contextual B3, verde 520-610 nm

M_B4 Información contextual B4, rojo 640-720 nm

M_B5 Información contextual B5, IR cercano 770-880 nm

V_NDVI Información textural NDVI Varianza – 7x7

M_NDVI Información contextual NDVI Media –7x7

-1.00+1.00 32NDVI filtrado

Media –7x7

Varianza – 7x7

16Bandas MS filtradas

16 NABandas MS originales

Proceso post-clasificación:

A la imagen clasificada se le han aplicado varios procesos sucesivos destinados a mejorar la calidad de los resultados:

• Categorización: agrupación de las clases estadísticas obtenidas por la clasificación (25) atendiendo a sus características espectrales y a los datos reales del terreno. El resultado es la obtención de un grupo de clases con sentido “físico”.

• Filtrado: con objeto de aumentar la homogeneidad visual de la imagen.

• Clasificación multicriterio: introducción de una serie de criterios destinados a reducir la “mezcla” espectral entre clases próximas.

Legenda

CLASIFICADA_SURPinar

Pinar

Pinar

Sombras

Suelo desnudo

0 2.800 5.600 8.4001.400Meters

±

Caracterización de masas forestales

Campaña de Campo

Delimitación de copas

Legenda

High : 0,84

Low : -1

0 1.900 3.800 5.700950Meters

±

Análisis Multitemporal de los Datos

Detección anual de cambios - NDVIClasificación Zona Norte 2005

Legenda

High : 0,84

Low : -1

0 1.900 3.800 5.700950Meters

±

LegendaCLASIFICADA_NORTE

Pinar

Pinar

Pinar Pinar

Sombras

Suelo desnudo

0 875 1.750 2.625 3.500437,5Meters

´

0,000

100000,000

200000,000

300000,000

400000,000

500000,000

600000,000Área BasimétricaInventario

Cabida CubiertaClasif icación 2005

Calibración de Resultados● Con la Campaña de Campo y con el Inventario Forestal

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

TRAMO2ª - A -

II

TRAMO1ª - C -

III

TRAMO2ª - A -

VI

TRAMO2ª - B -

III

TRAMO2ª - B -

V

TRAMO1ª - B -

III

TRAMO1ª - B -

V

TRAMO1ª - B -

VI

Área Basimétrica Inventario

Cabida CubiertaClasificación 2005

0,000100000,000200000,000300000,000400000,000500000,000600000,000700000,000800000,000900000,000

TRAMO - EII

TRAMO - F_II

TRAMO A - II

TRAMO A - III

TRAMO - F_II

ITRAMO BII

TRAMO B - III

TRAMO B - IV

TRAMO A - IV

TRAMO C - I

II

TRAMO C - I

I

TRAMO D - I

TRAMO D - I

II

TRAMO E - V

TRAMO - F_V

TRAMO E-IV

TRAMO D - V

TRAMO - F_I

TRAMO F-IV

TRAMO D - I

VTRAMO - E

III

TRAMO D - I

I

Área Basimétrica Inventario

Cabida CubiertaClasificación 2005

● Se compara el Área Basimétrica del Inventario Forestal con la Fracción de Cabida Cubierta de la clasificación de 2005. Las ordenadas representan m².

● Las siguiente figuras se corresponden con los Montes 108, 116 y 111, respectivamente.

Desarrollo del Sistema de InformaciónOBJETIVOS:

- Facilitar el acceso a toda la información disponible.

- Garantizar la gestión de la información. Herramientas de consulta y generación de mapas.

- Cruce de información entre las diversas fuentes de información.

- Evaluar la eficacia, la eficiencia y la efectividad de las intervenciones desarrolladas según los Planes de Ordenación.

- Facilitar a Organismos elejercicio de su función.

Modelo de Datos y Arquitectura del Sistema

Interfaz del Sistema de Información

Vistas Temáticas

•Mapa de orientaciones

•Detalle de los tramos del inventario de monte 131,117 y114

•Detalle del mapa de usos del suelo

Vistas Temáticas

•Imagen Ikonos RGB 432 del monte 106 Análisis de NDVI.

±

•Imagen Aster, Índice de humedad

LegendaAl to: 0,4 98374

Ba jo : 0,173754

•Diferencias de vegetación entre 2003-2005

±

Herramientas y Funcionalidades

● Barras de Herramientas desarrolladas: ● Caja de Herramientas (ArcToolbox):

● Generación de Mapas:

ConclusionesConclusiones:• El proyecto actual es capaz de facilitar

al Servicio Forestal el acceso a toda la información disponible relativa a los Montes de la zona de estudio y facilitar el cruce de información entre las diversas fuentes de información.

• Las imágenes de IKONOS proporcionan una herramienta para la generación de cartografía en el rango de escalas útiles al inventario.

• El volumen de información aportado y su precisión cartográfica es superior al obtenido por las técnicas convencionales para las variables analizadas.

• El Sistema de Información además es flexible para en un futuro poder actualizar y modificar su estructura de datos.

Desarrollos FuturosAVANZA I+D / PROYECTO LIFE:

• Implantación de servicios para el seguimiento y la evaluación de políticas de gestión eficaces.

• Correlación entre variables de inventario y datos de observación de la Tierra.

• Sistema de seguimiento y evaluación de los daños resultantes de los incendios forestales.

• Desarrollo de Sistemas de Información para el análisis y control de la sanidad forestal.

MEJORAS:• Incorporación a la aplicación y al modelo de

datos de nuevos datos de inventario (actualizaciones).

• Incorporación de otros datos para la gestión del patrimonio forestal (reservas de caza/pesca, micología, inventario de patrimonio).

• Gestión financiera del patrimonio forestal.