ANALISIS MULTITEMPORAL MULTITEMPORAL MEDIANTE EL USO DE IMÁGENES LANDSAT-NDVI Alumnos de 1º Bachillerato del I.E.S. Ramon J. Sender Fraga (Huesca, España) Junio, 2004
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INDICE
1. 2. 3. 4. 5. 6.
MATERIAL OBJETIVOS INTRODUCCION SITUACION GEOGRÁFICA DEL AREA DE ESTUDIO ANALISIS VISUAL ANALISIS DIGITAL. MAPA RESULTADO
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1· Material Para llevar a cabo este trabajo, cada equipo de alumnos ha utilizado los siguientes materiales: 1. Dos imágenes Landsat-ETM (julio de 1984 y agosto de 2000). Recogen la zona del Bajo Cinca desde Ballobar al norte y Massalcoreig al sur. Las dimensiones son 619 filas y 598 columnas. Estas imágenes utilizan cinco bandas del espectro electromagnético: azul, verde, rojo, infrarrojo cercano e infrarrojo medio. Las imágenes se han manipulado para obtener dos imágenes NDVI, una de cada fecha. 2. El programa MultiSpec. Con él se pueden trabajar fácilmente las imágenes multiespectrales. La versión utilizada es la 2.7; que se puede adquirir gratuitamente a través de Internet 3. El Sistema de Información Geográfica MiraMon (www.creaf.uab.es/miramon). Con él hemos podido analizar digitalmente las imágenes NDVI y ver los cambios producidos en las zonas de regadío (apartado 6).
2· Objetivos El objetivo de esta actividad es analizar los cambios producidos en el territorio utilizando dos imágenes LandSat que distan dieciséis años en el tiempo. Ello se hará de dos maneras: 2.1.Análisis visual: Con el programa MultiSpec se visualizan en la pantalla del ordenador las dos imágenes NDVI al mismo tiempo y se observan los cambios que se han producido. No es un modo muy preciso, pero sirve para tener una idea general de los cambios más importantes. 2.2. Análisis digital: El uso de un SIG nos facilita este punto, ya que podemos obtener un mapa de cambios mediante la combinación de los mapas de 1984 y 2000
3· Introducción 3.1.¿Qué es una imagen NDVI?: Se han desarrollado diversas técnicas para estudiar cualitativa y cuantitativamente el estado de la vegetación a partir de medidas espectrales obtenidas por satélites. Al final se ha llegado a utilizar los índices de vegetación (NDVI: Normalized Difference Vegetation Index) En una imagen NDVI se realza la cubierta correspondiente a la vegetación y se atenua la de otras cubiertas tales como el suelo, agua, rocas, etc.
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Todo organismo vegetal contiene pigmentos que captan diversas ondas del espectro de luz que la utilizan en las reacciones fotosintéticas. Dos bandas del espectro, la azul (430 nm) y la roja (600nm) muestran la cantidad de energía absorbida por las plantas. Estas dos frecuencias de la luz son las más absorbidas por las plantas, por consiguiente poco reflectadas. En contraste, la banda del infrarrojo cercano (750-1100nm) actúa justo de forma inversa; es reflejado casi en su totalidad. La mayor absorción del rojo y azul, junto con la fuerte reflexión del infrarrojo cercano es la diferencia espectral de la respuesta de toda la vegetación. Ninguna otra cubierta refleja de forma semejante, y por lo tanto, esta peculiaridad ha sido usada durante mucho tiempo para poder diferenciar las superficies con vegetación de las demás superficies. 3.2.Rango de valores: El intervalo de valores obtenido del NDVI, varía entre (-1) y el (+1) De ellos, sólo los valores positivos corresponden a zonas de vegetación. Los valores negativos, pertenecen a nubes, nieve, agua, zonas de suelo desnudo y rocas; ya que sus patrones espectrales son generados por una mayor reflectancia en el visible que en el infrarrojo. El valor del NDVI puede variar en función del uso de suelo, estación fenológica, situación hídrica del territorio y ambiente climático de la zona.
4· Situación geográfica del área de estudio
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5· ANÁLISIS VISUAL
Imagen NDVI de 1984
Imagen NDVI de 2000
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5.1· CAMBIOS PRODUCIDOS POR INCENDIOS
Figura 1: vedado de Torrente en 1984
En esta imagen NDVI de 1984 se puede observar una gran mancha rosa en su centro. Se trata del Vedado de Torrente de Cinca ocupado por una vegetación densa de pinares de pino carrasco y maquia de coscojo y lentisco (Pinus halepensis, Quercus coccifera, Pistacia lentiscus). En la parte derecha se observa un campo rectangular en el cual se cultivaba secano (cebada).
Figura 2: vedado de Torrente en 2000
Esta otra imagen NDVI de 2000 de la misma zona se pueden observar las diferencias siguientes: la zona boscosa de pinar y maquia de coscojo y lentisco ha desaparecido debido a un incendio producido en el año 1994. El área rectangular se ha convertido en una zona de regadío (frutales), por lo cual se ve de color rosa.
Figura: 3: San Simón en 1984
Otro de los cambios que se han podido observar es que en esta imagen aparece una zona de vegetación en óptimo vital correspondiente a pinar (Pinus halepensis ) en la zona de San Simón (manchas de color rosa). El resto de la ladera está cubierto de tomillares.
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Figura 4: San Simón en 2000
En 2000, la zona de pinar ha desaparecido casi por completo. Esto es debido a que en el año 1992 se produjo otro incendio en esta zona devastando la vegetación.
5.2· CAMBIOS EN LOS REGADÍOS Figura 5: Montral en 1984
En esta zona del nordeste del municipio de Fraga se observa, en color rosa, campos de regadío. Los campos de secano aparecen en color verde.
Figura 6: Montral en 2000
Puede observarse muy claramente el aumento del regadío. También se observan las diferencias en el tipo de riego (pivotes), que son las zonas de cultivo con forma circular.
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Figura 7: Confluencia Cinca-La Clamor, en 1984.
En esta sección del noroeste de la imagen se distingue una zona verde que corresponde a graveras que quedaron desnudas tras la gran riada de 1982 (2382 m3 /s) Por ello, la vegetación de ribera quedó arrasada y aparece en la imagen de color verde (valor muy pequeño de NDVI)
Figura 8: Confluencia Cinca-La Clamor, en 2000.
En la misma sección del río Cinca, ya no se pueden distinguir las graveras desnudas. Es debido a que, al no producirse más riadas, la vegetación ha tenido el suficiente tiempo para desarrollarse y aparecen en la imagen de color rosa (NDVI próximo a 1)
5.3· CAMBIOS EN ZONAS URBANAS Figura 9: Torrente de Cinca en 1984.
La zona delimitada en color amarillo es la localidad de Torrente en 1984. Al este de la localidad se puede distinguir el cauce del río Cinca a su paso por la localidad.
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Figura 10: Torrente de Cinca en 2000.
Esta otra imagen tomada 16 años después, se observa el aumento de la zona urbana de Torrente de Cinca. El cauce fluvial, ha reducido claramente su anchura debido a la invasión del lecho por el regadío.
Figura 11: Fraga, en 1984.
En esta otra imagen también se puede distinguir los efectos de la riada de 1982: el lecho es amplio y ocupado por amplias graveras desnudas. Se distinguen los dos barrios de Fraga, margen derecha (afueras, a la izquierda de la imagen) y la margen izquierda (casco antiguo en la derecha, de mayor área). Figura 12: Fraga, en 2000
El casco urbano ha crecido hacia el norte y el sur, siguiendo el curso del río. También se distingue una línea al sur de color verde. Se corresponde con la construcción de la variante de la N-II. La vegetación también ha invadido el cauce del río, haciendo que sea más estrecho. Otro cambio que puede apreciarse es la ampliación de la calzada de la carretera de Torrente de Cinca, en la parte inferior, con trayectoria norte-sur.
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6. Análisis digital Para realizar este apartado se van a seguir los pasos descritos a continuación: 6.1· Exportar las imágenes NDVI como geotiff. 6.2· Importar al SIG ;Miramon 6.3· Combinación analítica de capas Una vez tenemos en Miramon las imágenes de 2000 y de 1984, hacemos una reclasificación (Reclass) para obtener un mapa con sólo dos valores: el 0 que se corresponda con zonas de baja actividad fotosintética y el 1 con zonas con elevada actividad fotosintética. A continuación, mediante la opción Combicapa obtenemos un mapa final de cambios producidos clasificados en tres categorías: -1: Zonas sin cambios (píxeles con el mismo valor numérico en las dos fechas). -2: Zonas en las que la actividad fotosintética ha aumentado (valor 0 en 1984, valor 1 en 2000). Estas zonas se corresponden en su mayor parte a regadíos y a saucedales y choperas que ocupan el lecho del río. En total son unas 2700 Ha. -3: Zonas en las que ha disminuido la actividad fotosintética (valor 1 en 1984, valor 0 en 2000).
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sin cambios disminución de la actividad fotosintética aumento de la actividad fotosintética
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