Guia Tecnica Imagenes RapidEye Final

MINISTERIO DEL AMBIENTE Viceministerio Viceministerio de Desarrollo Estratégico de los Recursos Naturales Dirección General de Ordenamiento Territorial

“GUÍA TÉCNICA PARA EL USO DE LAS RAPIDEYE”

2013

IMÁGENES

GUÍA TÉCNICA PARA EL USO DE LAS IMÁGENES RAPIDEYE

GUÍA TÉCNICA PARA EL USO DE LAS IMÁGENES RAPIDEYE I.

ANTECEDENTES Mediante Decreto Legislativo Nº 1013 de fecha 14 de mayo del 2008, se creó el Ministerio del Ambiente (MINAM), como organismo del Poder Ejecutivo, cuya función general es diseñar, establecer, ejecutar y supervisar la Política Nacional y Sectorial Ambiental, asumiendo la rectoría con respecto a ella. En ese sentido, se constituyó como parte de la estructura orgánica básica del MINAM, al Viceministerio de Desarrollo Estratégico de los Recursos Naturales (VMDERN), el cual tiene, entre otras, la función de diseñar la política y estrategia nacional de gestión integrada de recursos naturales y supervisar su implementación. En el Decreto Supremo Nº 012-2009-MINAM, establece que el Ministerio del Ambiente se encargará del desarrollo, dirección, supervisión y ejecución de la Política Nacional del Ambiente, que tiene como lineamientos de política en materia de bosques de “impulsar la gestión sostenible e integrada de los bosques, considerando las características ecosistémicas de cada una de las regiones naturales del país”.

En el Decreto Supremo Nº 087-2004-PCM, en los artículos 25, 26, 27 y 28 se señalan disposiciones relativas al sistema de información sobre zonificación ecológica económica y proporciona la base legal para desarrollar aspectos fundamentales como es la sistematización, acceso, intercambio y distribución de la información cartográfica y temática. La Dirección General de Ordenamiento Territorial (DGOT), tiene entre sus funciones coordinar con las entidades correspondientes, la política, planes, estrategias, lineamientos y normas de carácter nacional para el ordenamiento territorial, conducir y orientar los procesos de zonificación ecológica económica así como la elaboración de estudios especializados, administrar, organizar y actualizar el sistema de información geográfica del Ministerio del Ambiente; entre otros. A lo mencionado anteriormente se suma la necesidad establecer una plataforma tecnológica y de procedimientos que permita el monitoreo de la ocupación ordenada del territorio teniendo como marco la ZEE y el Ordenamiento Territorial, la deforestación y los cambios de uso de la tierra; aspecto fundamental que se requiere para establecer la estrategia, normas y políticas de uso sostenible de los recursos. Para tal fin y como parte de la Asistencia Financiera No Reembolsable del Gobierno de Japón – Donación Hatoyama, el Ministerio del Ambiente ha recibido el Lote 1-B-1 correspondiente a Imágenes Satelitales de la Constelación RapidEye, que está compuesta de 2,795 escenas que cubren el ámbito nacional con una finura de detalle visible de 5 metros (resolución espacial) del año 2011-2012.

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II.

OBJETIVO GENERAL DE LA GUÍA Brindar a los gobiernos regionales y locales los conocimientos necesarios para el uso y manejo adecuado de las imágenes satelitales RapidEye, como fuente de datos de apoyo para la planificación y toma de decisiones en temas importantes del desarrollo nacional como es el ordenamiento territorial, la gestión de riesgo de desastres, la protección del medio ambiente y el aprovechamiento racional de los recursos naturales.

III.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LAS IMÁGENES 1. Constelación de Satélites RAPIDEYE Característica de la misión Número de Satélites Vida estimada Altitud de rbita Hora de Cruce Ecuatorial Tipo de Sensor Bandas Espectrales

Tamaño nominal del píxel (nadir) Tamaño de píxel (ortorrectificado) Ancho de barrido Capacidad de almacenamiento abordo Período de revisita Capacidad de captura de imágenes Rango dinámico de la cámara

Información 5 Más de 7 años 630 km heliosincrónica 11:00 am. hora local (aproximadamente) Push Broom Multiespectral Nombre Rango espectral(nm) Azul 440 – 510 Verde 520 – 590 Rojo 630 – 685 Red-Edge 690 – 730 NIR 760 – 850 6.5 m 5m 77 km Hasta 1.500km2 de imágenes por orbita 1 día (off-nadir) / 5.5 días (en nadir) 4 millones de km2 por día 12 bits

2. Especificaciones de los productos de imagen RAPIDEYE Las imágenes satelitales RapidEye se ofrecen en dos niveles de procesamiento diferentes, siendo con el que cuenta el MINAM el siguiente: Nivel 3A

Descripción Producto Ortho de RapidEye –Datos con correcciones radiométricas y de sensor aplicadas. La precisión de los productos depende de la calidad de los datos de control (GCPs) y DEM utilizados.

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2.1.

Ortho RapidEye – Especificaciones del producto Nivel 3A (LEVEL 3A)

Los datos están procesados para tratar de eliminar distorsiones causadas por el terreno. El producto Ortho de RapidEye está corregido radiométricamente, a nivel de sensor, geométricamente y referenciados a una proyección cartográfica. La corrección geométrica utiliza DEMs con un paso de malla de entre 30 y 90 metros. Los puntos de control (GCPs) son usados en la generación de cada imagen y la precisión del producto variará de una región a otra en base a la disponibilidad y calidad de éstos. Los productos de imagen Ortho de RapidEye se dividen en celdas (o tiles) de 25 por 25 km sobre una referencia fija que es el sistema de cuadricula estándar de RapidEye. Todos los productos Ortho (Nivel 3A) son rellenados de negro (blackfill) hasta 1.000 metros (200 píxeles) más allá del polígono del área de interés del pedido, excepto cuando el pedido se hace en base a tiles completos. 2.2.

Atributos de la calidad de los productos

2.2.1. Precisión de los productos Ortho(3A) de RapidEye La precisión geométrica de los productos Ortho (3A) de RapidEye depende directamente de la calidad de los datos de referencia usados (GCPs y DEM). Adicionalmente, el papel del ángulo del satélite durante la adquisición de la imagen, y el número y distribución de los GCP dentro del área de la imagen, influirá en la precisión final del producto. Como ya se mencionó en la sección anterior, se utilizan múltiples fuentes para la generación de GCPs y su precisión puede ser variable. De la misma manera, también se utilizan diversas fuentes de datos de elevación para su utilización en la corrección de efectos causados por el terreno. El DEM utilizado por defecto cuando no se cuenta con mejores datos de referencia es el CGIAR v4 SRTM 90m DEM donde esté disponible, o GTOPO 30 en áreas por encima de los 60 grados de latitud norte. Para Australia, Canadá. México, Nueva Zelanda y partes de los Estados Unidos (Alaska) se utilizan DEMs de 30m o mejores. De la misma forma que para los GCPs, RapidEye sigue mejorando continuamente la calidad de sus DEM de referencia. Los productos Ortho de RapidEye producidos utilizando GCPs procedentes de GeoCover 2000 y DEM SRTM tienen una precisión geométrica de 50m CE90 1 (32m RMSE) o mejor. En áreas con GCPs y DEM más precisos se puede alcanzar una precisión de 9m CE90 (6m RMSE). Estas precisiones son válidas para imágenes tomadas en Nadir sobre áreas planas (< 10° de pendiente).

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CE90, Confiabilidad al 90% P á g i n a 4 | 12


2.2.2. Corregistro de bandas El plano focal de los sensores de RapidEye está compuesto por cinco matrices CCD2, una por cada banda. Esto quiere decir que las bandas tienen diferencias de tiempo de captura de hasta tres segundos para el mismo punto en la Tierra, siendo las bandas azul y roja las más distantes en tiempo. Durante el procesamiento, las bandas de cada producto 1B y 3A son corregistradas utilizando un DEM para hacer una correlación aproximada de las bandas a la de referencia (Red-Edge). Posteriormente se hace un alineamiento final utilizando un método de auto correlación de bandas. Para áreas con una pendiente menor de 10°, el corregistro de las bandas debe ser de 0.2 píxeles o menos (1-sigma). Para áreas con una pendiente de más de 10° y/o áreas con una estructura limitada (ej. dunas de arena, cuerpos de agua, cobertura de nieve significativa) el umbral de corregistro antes mencionado puede que no sea alcanzado. La separación entre las bandas de RapidEye conduce a algunos efectos que son visibles en las imágenes. En escenas con nubes, éstas pueden tener una aureola azul-rojiza alrededor. Esto se debe a que las bandas Azul y Roja son las más distantes en el sensor y la nube no puede ser completamente corregistrada por su movimiento durante el tiempo transcurrido entre la toma de las dos bandas. Además, las nubes no forman parte del DEM, lo que puede provocar problemas de corregistro. El mismo efecto es visible en las estelas de los gases de escape de aviones. Vehículos brillantes que se mueven en el suelo también se verán como estelas de colores por las diferencias de tiempo de captura de la imagen. 3. Nomenclatura de productos 3A – ORTHO La información proporcionada en los productos 3A incluye tile ID, fecha y hora de adquisición, el satélite que adquirió la imagen, nivel de procesamiento, ID del pedido y formato del archivo, El nombre de cada producto está diseñado para ser único y está compuesto de los siguientes elementos: Ejemplo: 3AProduct File Name = 3949726_ 2012-01-16_RE3_3A_9876543210.tif Donde, 2

El CCD es un circuito integrado. La característica principal de este circuito es que posee una matriz de celdas con sensibilidad a la luz , alineadas en una disposición físico-eléctrica que permite "empaquetar" en una superficie pequeña un enorme número de elementos sensibles y manejar esa gran cantidad de información de imagen. P á g i n a 5 | 12


= 3949726 (Ver Apéndice B - para más información) = 2008-10-26 (fecha) = RE3 (satellite) = 3A (nivel de procesamiento) = 9876543210 (número de pedido) = tif (GeoTiFF 6.0)

SAT LITE

NIVEL DE PROCESAMIENTO

FORMATOS DE LOS ARCHIVOS

Tipo de Archivo

1-5

3A = RE Ortho

Para Imágenes : ninguno para imágenes 3A GeoTiFF o banda n .tif = GeoTiFF para imágenes 1B NITF (donde n = 1..5) browse license metadata readme udm

IV.

Extensión de Archivo

.tif .txt .xml .txt .tif

PROCESAMIENTO PREVIO PARA EL AJUSTE CARTOGRÁFICO Según el reglamento de Zonificación Ecológica Económica DS Nº 087-2004-PCM que en su Artículo 4º, los estudios de Zonificación Ecológica y Económica-ZEE, serán ejecutados a tres niveles o escalas, de acuerdo con la dimensión, naturaleza y objetivos planteados: macrozonificación, mesozonificación y microzonificación. Teniendo en consideración estos niveles de zonificación el procesamiento previo para el ajuste cartográfico de las imágenes RapidEye tendrá en cuenta lo siguiente: a) Macrozonificación Contribuye a la elaboración y aprobación de políticas y planes de desarrollo y de ordenamiento territorial, principalmente de los ámbitos: nacional, macroregional y regional. La cartografía aplicable corresponde a una escala de trabajo menor o igual a 1:250,000.

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En este nivel las imágenes RapidEye dado su nivel de procesamiento Ortho - 3A no requieren proceso de ajuste cartográfico y podrán ser utilizadas preferentemente para validar los análisis e información producida con imágenes de menor resolución. b) Mesozonificación Contribuye a la elaboración y aprobación de planes de desarrollo y de ordenamiento territorial, así como a la identificación y promoción de proyectos de desarrollo, principalmente en ámbitos regionales, cuencas hidrográficas o en áreas específicas de interés. La cartografía aplicable corresponde a una escala de trabajo de 1:100,000. En este nivel las imágenes RapidEye dado su nivel de procesamiento Ortho - 3A no requieren proceso de ajuste cartográfico y podrán ser utilizadas para precisar o generar información complementaria y validar los análisis e información producida con imágenes de menor resolución. En determinados casos puede ser necesario el remuestreo del pixel para compatibilizar el nivel de la escala de trabajo. c) Microzonificación Contribuye a la elaboración, aprobación y promoción de los proyectos de desarrollo, planes de manejo en áreas y temas específicos en el ámbito local. Igualmente, contribuye al ordenamiento y acondicionamiento territorial, así como al desarrollo urbano. La cartografía aplicable corresponde a una escala de trabajo mayor o igual a 1:25,000. 1. Corrección geométrica (ajuste cartográfico) La meta de toda información espacial digital es representar la realidad tan fielmente como sea posible; sin embargo, ningún producto digital/analógico está exento de errores de posicionamiento y por esta razón una vez georeferenciada la imagen debe evaluarse de manera independiente su exactitud posicional para luego certificar su calidad geométrica. La calidad se define en términos de las características de un producto que le confieren aptitud para satisfacer las necesidades implícitas y explícitas del usuario(a) y supone el uso de una norma o estándar. La normalización cartográfica consiste en elaborar, difundir y aplicar normas en la elaboración de productos cartográficos. Esto asegura la calidad de los productos y crea un lenguaje común entre los productores y usuarios(as) de la información espacial. La norma o estándar es una serie de especificaciones técnicas, pautas, reglas o directrices que reglamentan o regularizan los procesos y productos con el fin de garantizar su calidad a los usuarios (as). En otras palabras, es aquello establecido por una autoridad competente en la materia. El proceso de ajuste cartográfico de una imagen puede incluir una traslación en uno o en ambos ejes (X, Y), una rotación, un reescalado, estirar la imagen en una P á g i n a 7 | 12


dirección, deformarla, o estirarla en todas las direcciones como si se tratara de una lámina de plástico u ortorectificarla. Los puntos de control son elementos visibles tanto en la imagen a georeferenciar como en un mapa, ortofoto o en el campo. Dichos elementos proveen las coordenadas del Sistema de Referencia Cartográfico al cual se desea georeferenciar la imagen. El Instituto Geográfico Nacional (IGN) “Ente Rector de la Cartografía del Perú” de acuerdo a la Ley N° 27292, es el organismo público responsable para la elaboración de la cartografía básica oficial del país en tal sentido tiene como una de sus funciones normar la producción de información cartográfica del territorio nacional. Para la utilización de las Imágenes RapidEye en procesos de Ordenamiento Territorial y Zonificación Ecológica Económica están orientadas principalmente a los procesos de Meso-zonificación y Micro-zonificación, para lo cual se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones: Procesos de Macro-zonificación escalas menores a 1:250,000 Aplicada en la convalidación de información temática, la misma no requiere un ajuste cartográfico por cuanto su nivel de corrección 3A ya es suficiente para el nivel de zonificación. Procesos de Meso-zonificación escalas 1:100,000 y 1/50,000 Para estos procesos las Imágenes deben ser corregidas teniendo en cuenta las siguientes consideraciones: a) Cartografía para la Corrección: Cartografía Oficial del IGN escala 1:100,000; en caso sea necesario cuando los cuadrángulos de imágenes RapidEye tengan mucha discrepancia con la carta oficial, en cuyo caso se requiere la toma de puntos de control según se indica en el ítem (b). b) Alteración de resolución espacial: Se sugiere re-muestrear la imagen a un valor de pixel entre los 20 a 30 metros. c) Puntos de control de Campo: Recogidos mediante GPS navegador o diferencial (con capacidad de realizar post-proceso) cuyo error no deberá exceder a 30 metros. d) Error medio cuadrático de la imagen: no excederá a 30 metros. Procesos de Micro-zonificación escala 1:25,000 Para estos procesos las Imágenes deben ser corregidas teniendo en cuenta las siguientes consideraciones: a) Cartografía para la Corrección: Cartografía Oficial del IGN escala 1:25,000 b) Empleo de la Red Geodésica Nacional Satelital para la toma de Puntos de control de Campo: recogidos mediante GPS diferencial (con capacidad de realizar postproceso) cuyo error no deberá exceder a 5 metro. Este aspecto implica tener en cuenta el uso de las estaciones geodésicas satelitales instaladas en los ámbitos regionales. c) Error medio cuadrático de la imagen: no excederá 5 metros. P á g i n a 8 | 12


d) Información auxiliar: Modelos de Elevación Digital generados a partir de la cartografía del Instituto Geográfico Nacional IGN a escala 1:25,000, caso contrario será necesario contar con un DEM con un pixel no mayor a 10 metros que se encuentre enlazado a la red geodésica nacional.

V.

APLICACIONES EN ORDENAMIENTO TERRITORIAL Las imágenes de satélite RapidEye son de utilidad en los procesos de Ordenamiento Territorial en diferentes rubros de aplicación, así tenemos: a) En la elaboración de la ZEE, EE y DIT (instrumentos técnicos del OT) 1. Elaboración de la cartografía base como fuente de datos para su actualización o mejoramiento según escala de trabajo, en este caso proveen de información de los rasgos geográficos base: hidrografía, infraestructuras, poblaciones, red vial, etc., que se incorporan al mapa base teniendo en cuenta la escala de representación. 2. Elaboración de mapas temáticos a través de la interpretación visual, para lo cual el o los especialistas temáticos pueden disponer de composiciones espectrales que más convenga para el análisis físico, biológico o socioeconómico. 3. Análisis digital a través de procesos de clasificación supervisada o no supervisada para la elaboración de mapas temáticos. 4. Apoyo en los procesos de validación o medición de la exactitud temática de los productos cartográficos. 5. Apoyo en el inventario de peligros, cuerpos de agua, caminos, forestal, coberturas y uso de la tierra, entre otros. 6. Apoyo en la documentación del diagnóstico integral del territorio, cuando se trate de la identificación de áreas críticas. 7. Insumo principal para generación de capas temáticas de los ámbitos físico y biológico. (Hidrografía, Geología, Geomorfología, Fisiografía, Vegetación, Suelos, Zonas de Vida, Cobertura y uso actual, Vulnerabilidad, etc.). b) En la elaboración del Plan de Ordenamiento Territorial (instrumento de gestión): En la generación de la línea de base de escenarios prospectivos. En la elaboración de mapas específicos de las áreas de intervención del Plan.  

c) En el monitoreo territorial Evaluación de las presiones sobre el territorio y sus impactos: deforestación, degradación de ecosistemas, conflictos de uso del territorio, entre otros. 

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VI.

Evaluación de las respuestas o actuaciones en el marco del proceso ordenador. Producción de los mapas de los informes de monitoreo.

CONDICIONES Y RESTRICCIONES DE USO ALLCIV Adenda a contrato de Licencia de Usuario Final – RapidEye Este Apéndice modifica Acuerdo de Licencia de Usuario Final de RapidEye ("EULA") y designa a un (1) adicional para el usuario final y la Licencia Tipo. Los términos de este suplemento son vinculantes y se incorporan a la EULA por referencia. A continuación el usuario final está incluido en la lista de usuarios finales definidos: Como un solo grupo en un (1) país Todos los gobiernos civiles agencias / ministerios federales Todo estatal / provincial, de condado, municipales y agencias gubernamentales locales.  

El alcance de la EULA se amplía para incluir el siguiente tipo de licencia y el correspondiente número de usuarios finales: ALLCIV 1 (Uno grupo, todos los niveles de la administración pública federal y el gobierno estatal / provincial) En el caso de que el cliente identifica el grupo descrito anteriormente como el usuario final, el cliente está obligado a seleccionar el tipo de licencia ALLCIV cuyas tasas de levantamiento apropiadas deben ser pagados. El tipo de licencia ALLCIV permite el uso de todos los productos y los productos de valor añadido desarrollados por el Cliente, subcontratistas y / o consultores en diversos organismos y programas del gobierno civil y estatal / provincial, de condado, municipales y locales federal de un país del Cliente. MINAM De transferir el MINAM información de imágenes satelitales con licencia, este podrá permitir su uso acorde a los trabajos o proyectos a desarrollarse relacionados con la generación, actualización o verificación de información cartográfica o temática. La información derivada del uso de dichas imágenes satelitales deberá de ser compartida con las instituciones involucradas.

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Respetar la fuente y no trasferir total o parcial a terceros, salvo autorización previa del MINAM. VII.

RECOMENDACIONES Las imágenes de satélite RapidEye entregadas son exclusivas para el uso en los Procesos de Ordenamiento Territorial, la gestión del riesgo de desastres, la protección del medio ambiente y el aprovechamiento racional de los recursos naturales, cualquier uso distinto deberá comunicarse y coordinarse con la Dirección General de Ordenamiento Territorial del Ministerio del Ambiente.

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