Sistema de investigación multiespectral destinado a la identificación, seguimiento y control de la biodiversidad

Investigación de los recursos naturales y planificación medio ambiental mediante nuevas aplicaciones basadas en teledetección y Termografía Equipotencial de Infrarrojos (T.E.I.)

Actualmente, se reconoce la gran importancia que ofrece la información cartográfica satelital como herramienta capaz de gestionar entornos de elevada variedad de ecosistemas.

La obtención de la información necesaria para cubrir estos objetivos, en especial cuando se refieren a ecosistemas frágiles, o a la gestión de los fenómenos de desertificación, erosión y otros fenómenos naturales, requiere la obtención y tratamiento de información de manera rápida, debido al entorno cambiante que se estudia y a las características temporales de los fenómenos a investigar.

Hasta la fecha, los estudios desarrollados para el estudio de los fenómenos de desertización, sequía, erosión, contaminación y demás fenómenos generados en ambientes agroforestales, y que implican, de manera directa, procesos de pérdida de actividad biológica, biomasa o biodiversidad se refieren a la utilización de imágenes satelitales para el análisis de suelos y el cálculo de algunos indicadores que reflejan el estado de la salud forestal a través de funciones tales como la actividad vegetal o el estrés hídrico.

Método

as características de las imágenes procedentes de diversos sensores instalados a bordo de satélites o aeronaves, permiten la adquisición de imágenes con la información ambiental requerida de forma razonablemente económica y sistemática, lo cual posibilita la sistematización cartográfica al nivel de detalle que se desee, de forma automática, rápida y fiable.

El tratamiento de la información encriptada en estas imágenes mediante el algoritmo T.E.I. (Termografía Equipotencial de Infrarrojos), constituye una potente herramienta para el análisis y la explicación de la superficie estudiada, especialmente en el ámbito agrícola y medioambiental.

La Termografía Equipotencial de Infrarrojos (T.E.I.) es una técnica basada en la generalización del sistema de Tomografía Remota Térmica, cuya información procede del análisis multiespectral del campo de radiación térmica natural de la Tierra, obtenido mediante imágenes de satélite.

La energía térmica emitida por cualquier objeto incluye información sobre los procesos que acontecen en las profundidades del objeto investigado. La distribución de temperatura en las rocas, determina las características del campo endotérmico, las variaciones de los flujos térmicos profundos, la dinámica del ambiente geológico y las características térmicas de las rocas.

Básicamente consiste en la creación de una condición complementaria necesaria: el aumento de exceso en las imágenes espaciales mediante el incremento de las funcionales multiespectrales radiométricas y volumétricas.

 

Canales del cartógrafo ETM+

El indicador de la biomasa y de su estado es el Índice de Vegetación Diferencial Normalizado (NDVI, Normalized Difference Vegetation Index), que representa la relación entre la diferencia de las propiedades refractarias (en los diapasones espectrales infrarrojo y rojo)

El concepto de NDVI se basa en aumento brusco de la capacidad reflectora de vegetación que se produce durante el traspaso de la zona roja del espectro óptico a su zona cercana. Conforme se alarga la onda, las curvas espectrales que reflejan objetos de suelo muestran una subida leve y monótona.

La diferencia entre las capacidades reflectoras observada en los intervalos indicados varía durante cada época dependiendo del grado de vegetación y de la cubierta vegetal de esto la aplicación de otros índices: EVI (Enhanced Vegetation Index), SAVI (Soil Adjusted Vegetation Index) y otros.

Alcance de la Termografía Equipotencial de Infrarrojos (TEI)

Facilita información útil y veraz con la que poder realizar un análisis sobre diversos índices que estiman el grado de bioproductividad del suelo, basada tanto en factores exógenos, como endógenos, lo que permite:

  • Seguimiento del estado actual de las cosechas, realizado en base de índices de las imágenes sintetizadas.
  • Pronóstico operativo de fructificación de las cosechas, realizado a partir del índice de biomasa y del índice del suelo descubierto.
  • Pronóstico, a largo plazo, de los recursos biológicos, realizado a partir de las características geotérmicas e hidrogeológicas de la zona de aireación.
  • Delimitación de las anomalías geotérmicas que agravan la desertificación.
  • Estudios de precipitación y su uso en modelos de predicción de inundaciones.
  • Estudios de nivación. Determina la extensión real ocupada por la nieve, su equivalente  en agua, la densidad y la presencia de agua líquida.
  • Discriminación entre nieve. Se han desarrollado algoritmos para calcular el agua equivalente de la nieve seca, y estimar la profundidad y superficie
  • Discrimina entre nieve y glaciares.
  • Humedad del suelo
  • Evapotranspiración
  • Escorrentía y modelado hidrológico
  • Fórmulas empíricas de inundación
  • Agua clara y Agua turbia
  • Textura y humedad del suelo
  • Composición química del suelo
  • Rugosidad de la superficie del suelo
  • Características espectrales de las cubiertas vegetales

Ventajas

La ventaja más destacable es la posibilidad de obtener la información en tiempo real, y no solo a partir del aspecto visual de la cubierta vegetal, sino también teniendo en cuenta datos como el estado de humedad del suelo, la influencia de calor endógeno y el calentamiento del suelo en la zona de aireación en la zona freática (acuíferos libres). Los últimos factores se determinan mediante un doble levantamiento: día/noche, verano/invierno.

Los mapas de inercia térmica correspondientes a los vectores de intercambio térmico en la capa cercana a la superficie terrestre muestran el grado de desertización y humedad de la superficie de la tierra.

La cartografía construida sobre la primera derivada del campo endogeotérmico de poca profundidad muestran la permeabilidad y la orientación de la inercia térmica.

  • Aumento en la cantidad de los intervalos espectrales del radiómetro videotérmico.
  • Aumento de la resolución espacial
  • Definición del estado de polarización del objeto estudiado.
  • Se evitan los termómetros o termistores, y, por lo tanto, los altos costes económicos asociados al cubrir extensas áreas geográficas.
  • La ejecución del estudio no requiere mediciones de temperatura de la superficie terrestre realizadas en el terreno.
  • La aplicación de esta tecnología permite, por primera vez, incluir, no solamente la cartografía de los recursos hidrológicos, sino, también, los hidrogeológicos y, con especial novedad, los profundos.

Referencias

Castellón. Avance de la sequía y desarrollo de biomasa

Mapa de vegetación con diferentes niveles de NDVI

Castellón (España), en el año 1999, se eligieron zonas con condiciones climáticas y topográficas homogéneas y con cultivos agrícolas similares descartandose las zonas montañosas superiores a 500 m.s.n.m.. El territorio estudiado corresponde a un sistema de tipo mediterráneo subtropical, con circulación de ciclones de humedad moderada en el período invernal. La temperatura media del mes más frío oscila entre 4 y 12º C, y la del mes más caluroso, entre 18 y 28º C. Las precipitaciones están comprendidas entre 400 y 1.000 mm / año (con los valores máximos en los meses más fríos); registrándose períodos de estiaje de una duración de 3 a 6 meses; y con una red fluvial constante, además de una serie de cauces estacionales.

Valoración de cambios de cubierta vegetal en Tarragona y estrés hídrico en Castellón

Provincia de Tarragona. Localidad Tortosa

En color verde se muestran las zonas donde el NDVI  ha aumentado en el intervalo de tiempo comprendido entre las dos fechas de captura de la imagen, mientras que los descensos lo hacen en color rojo. Los tonos intermedios reflejan las zonas de variaciones mínimas del NDVI

Provincia de Castellón. Localidad Alcora

Mapa de estado de estrés hídrico obtenido  a partir de la 6a zona térmica espectral (10,4-12,5 µm y el índice de vegetación TVI mediante la combinación de las zonas espectrales 3ª (0,63–0,69 µm) y 4ª  (0,75–0,90 µm).Capa inferior: Síntesis RGB mediante la combinación de canales 1º (0,45–0,51 µm), 2º (0,63–0,69 µm) y 3º  (0,63–0,69 µm).

Transformaciones realizadas según índices de vegetación y desertificación en el territorio de España

Imágenes MODIS capturadas el 03.04.08 y 04.08.2005

Imágenes MODIS capturadas el 03.04.08 y 04.08.2005. Las fechas se han elegido a partir del estado de la atmósfera y del contraste entre las temporadas de primavera y verano. Territorio de España en escala 1:1.000.000

 

Contacto

Si quiere ponerse en contacto con nosotros puede hacerlo a través de las siguientes vías:

  • info@greenvia.es
  • C/Luchana, nº4 - 1º 28010 Madrid (Spain)
  • tlf: +34 91 445 17 00