Datos satelitales ópticos y de radar para el mapeo de ambientes en macrosistemas de humedal.
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- Fernando Aguilera Hernández
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1 Datos satelitales ópticos y de radar para el mapeo de ambientes en macrosistemas de humedal. Mercedes Salvia 1, Haydee Karszenbaum 1, Francisco Grings 1 y Patricia Kandus 2 1 Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE), Ciudad Universitaria, (1428), Buenos Aires, ARGENTINA. msalvia@iafe.uba.ar, haydeek@iafe.uba.ar, verderis@iafe.uba.ar 2 Grupo de Investigaciones en Ecología de Humedales, Departamento de Ecología Genética y Evolución, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires. Ciudad Universitaria, Pab. II, 4to Piso. Buenos Aires, ARGENTINA. pato@ege.fcen.uba.ar Congreso de la Asociación Española de Teledetección, Mar del Plata, Argentina, 19 a 21 de septiembre de 2007.
2 Los Humedales: objeto de estudio. Son ecosistemas cuyo suelo permanece cubierto o saturado de agua en forma permanente o por considerables períodos de tiempo. Es posible distinguirlos debido a las características particulares de sus suelos (hidromorfismo). Presencia de plantas adaptadas a la condición de inundación o a la alternancia de períodos de exceso y déficit hídrico. Funciones: reserva y purificación de agua, amortiguación de inundaciones; acumulación y/o exportación de sedimentos, materia orgánica y nutrientes; sumideros de carbono; sostén de cadenas tróficas de sistemas vecinos; sostén económico de numerosas poblaciones locales, áreas de alta biodiversidad, con importantes recursos naturales para el hombre, sitios aptos para numerosas actividades de turismo y recreación.
3 Región del Delta del Río Paraná Macrosistema 17,000 Km 2
4 Área de estudio
5 El problema de la teledetección. Los humedales fluviales de Sudamérica tienen una gran extensión areal, con alta fragmentación natural y variabilidad temporal. Los sensores ópticos detectan características moleculares, tisulares o estructurales (biomasa) de los elementos de la superficie terrestre. Los de microondas en cambio son sensibles a características estructurales (geométricas y dieléctricas) del medio.
6 Objetivos Analizar el alcance del uso complementario de la teledetección óptica y de radar en el estudio y monitoreo de los sistemas de humedal. Identificar diferentes tipos de humedales presentes en la región del Delta del Río Paraná, mediante el uso del sistema óptico argentino SACC-MMRS (de resolución espacial media). Analizar la extensión de la última inundación ocurrida en la región (verano-otoño 2007), usando el sistema ESA ENVISAT ASAR en modo Wide Swath (banda C, resolución espacial media).
7 Datos satelitales Ópticos Microondas SACC-MMRS ENVISAT ASAR WSM Agencia espacial CONAE Agencia espacial ESA Tipo de sensor Pasivo Tipo de sensor Activo Ancho de barrido 360 Km. Ancho de barrido 400 Km. Tamaño de pixel 175 m. x 175 m. Tamaño de pixel 75 m. x 75 m. Tiempo de revisita 9 días Tiempo de revisita 14 días Número de bandas 5 Número de bandas 1 Longitudes de onda nm nm Longitud de onda 5 cm nm nm nm Resolución radiométrica 8 bits Resolución radiométrica 11,5 ENL Polarizaciones disponibles No aplica (luz no polarizada) Polarizaciones disponibles HH o VV
8 Datos satelitales ENVISAT ASAR WSM HH 21 Septiembre 2005 SAC-C 22 diciembre 2004 Composición color: IRcercano, IRmedio, Rojo
9 Mapeo de ambientes de humedal con datos ópticos SACC-MMRS
10 Métodos Imágenes Ópticas: detección de características moleculares Preprocesamiento Procesamiento
11 Resultados: mapa de ambientes
12 Resultados: mapa de ambientes
13 Resultados: mapa de ambientes
14 Resultados: mapa de ambientes
15 Resultados: mapa de ambientes
16 Resultados: mapa de ambientes, detalles. Unidad A B C D E F G H I Ambiente (%cobertura) Juncales 0 0,02 27,09 24,02 4,41 2,98 0,44 11,05 19,79 Praderas de herbáceas acuáticas 57,66 22,85 11,42 20,52 37,48 3,43 14,47 0,45 2,35 Pajonales 0,46 0,68 23,34 24,00 8,85 17,64 13,90 7,59 32,49 Bosques 16,34 3,32 12,23 16,87 30,56 14,04 22,88 6,57 35,21 Pastizales 0,44 0,88 16,24 0,86 0,49 59,19 38,12 70,28 0,59 Cuerpos de agua 25,1 72,25 9,68 13,73 18,21 2,72 10,19 4,06 9,57 Hectáreas totales
17 Resultados: mapa de ambientes, detalles. Unidad A B C D E F G H I Ambiente (%cobertura) Juncales 0 0,02 27,09 24,02 4,41 2,98 0,44 11,05 19,79 Praderas de herbáceas acuáticas 57,66 22,85 11,42 20,52 37,48 3,43 14,47 0,45 2,35 Pajonales 0,46 0,68 23,34 24,00 8,85 17,64 13,90 7,59 32,49 Bosques 16,34 3,32 12,23 16,87 30,56 14,04 22,88 6,57 35,21 Pastizales 0,44 0,88 16,24 0,86 0,49 59,19 38,12 70,28 0,59 Cuerpos de agua 25,1 72,25 9,68 13,73 18,21 2,72 10,19 4,06 9,57 Hectáreas totales
18 Resultados: mapa de ambientes, detalles. Unidad A B C D E F G H I Ambiente (%cobertura) Juncales 0 0,02 27,09 24,02 4,41 2,98 0,44 11,05 19,79 Praderas de herbáceas acuáticas 57,66 22,85 11,42 20,52 37,48 3,43 14,47 0,45 2,35 Pajonales 0,46 0,68 23,34 24,00 8,85 17,64 13,90 7,59 32,49 Bosques 16,34 3,32 12,23 16,87 30,56 14,04 22,88 6,57 35,21 Pastizales 0,44 0,88 16,24 0,86 0,49 59,19 38,12 70,28 0,59 Cuerpos de agua 25,1 72,25 9,68 13,73 18,21 2,72 10,19 4,06 9,57 Hectáreas totales
19 Resultados: mapa de ambientes, detalles. Unidad A B C D E F G H I Ambiente (%cobertura) Juncales 0 0,02 27,09 24,02 4,41 2,98 0,44 11,05 19,79 Praderas de herbáceas acuáticas 57,66 22,85 11,42 20,52 37,48 3,43 14,47 0,45 2,35 Pajonales 0,46 0,68 23,34 24,00 8,85 17,64 13,90 7,59 32,49 Bosques 16,34 3,32 12,23 16,87 30,56 14,04 22,88 6,57 35,21 Pastizales 0,44 0,88 16,24 0,86 0,49 59,19 38,12 70,28 0,59 Cuerpos de agua 25,1 72,25 9,68 13,73 18,21 2,72 10,19 4,06 9,57 Hectáreas totales
20 Resultados: mapa de ambientes, detalles. Unidad A B C D E F G H I Ambiente (%cobertura) Juncales 0 0,02 27,09 24,02 4,41 2,98 0,44 11,05 19,79 Praderas de herbáceas acuáticas 57,66 22,85 11,42 20,52 37,48 3,43 14,47 0,45 2,35 Pajonales 0,46 0,68 23,34 24,00 8,85 17,64 13,90 7,59 32,49 Bosques 16,34 3,32 12,23 16,87 30,56 14,04 22,88 6,57 35,21 Pastizales 0,44 0,88 16,24 0,86 0,49 59,19 38,12 70,28 0,59 Cuerpos de agua 25,1 72,25 9,68 13,73 18,21 2,72 10,19 4,06 9,57 Hectáreas totales
21 Resultados: mapa de ambientes, detalles. Unidad A B C D E F G H I Ambiente (%cobertura) Juncales 0 0,02 27,09 24,02 4,41 2,98 0,44 11,05 19,79 Praderas de herbáceas acuáticas 57,66 22,85 11,42 20,52 37,48 3,43 14,47 0,45 2,35 Pajonales 0,46 0,68 23,34 24,00 8,85 17,64 13,90 7,59 32,49 Bosques 16,34 3,32 12,23 16,87 30,56 14,04 22,88 6,57 35,21 Pastizales 0,44 0,88 16,24 0,86 0,49 59,19 38,12 70,28 0,59 Cuerpos de agua 25,1 72,25 9,68 13,73 18,21 2,72 10,19 4,06 9,57 Hectáreas totales
22 Resultados: mapa de ambientes, detalles. Unidad A B C D E F G H I Ambiente (%cobertura) Juncales 0 0,02 27,09 24,02 4,41 2,98 0,44 11,05 19,79 Praderas de herbáceas acuáticas 57,66 22,85 11,42 20,52 37,48 3,43 14,47 0,45 2,35 Pajonales 0,46 0,68 23,34 24,00 8,85 17,64 13,90 7,59 32,49 Bosques 16,34 3,32 12,23 16,87 30,56 14,04 22,88 6,57 35,21 Pastizales 0,44 0,88 16,24 0,86 0,49 59,19 38,12 70,28 0,59 Cuerpos de agua 25,1 72,25 9,68 13,73 18,21 2,72 10,19 4,06 9,57 Hectáreas totales
23 Resultados: mapa de ambientes, detalles. Unidad A B C D E F G H I Ambiente (%cobertura) Juncales 0 0,02 27,09 24,02 4,41 2,98 0,44 11,05 19,79 Praderas de herbáceas acuáticas 57,66 22,85 11,42 20,52 37,48 3,43 14,47 0,45 2,35 Pajonales 0,46 0,68 23,34 24,00 8,85 17,64 13,90 7,59 32,49 Bosques 16,34 3,32 12,23 16,87 30,56 14,04 22,88 6,57 35,21 Pastizales 0,44 0,88 16,24 0,86 0,49 59,19 38,12 70,28 0,59 Cuerpos de agua 25,1 72,25 9,68 13,73 18,21 2,72 10,19 4,06 9,57 Hectáreas totales
24 Resultados: mapa de ambientes, detalles. Unidad A B C D E F G H I Ambiente (%cobertura) Juncales 0 0,02 27,09 24,02 4,41 2,98 0,44 11,05 19,79 Praderas de herbáceas acuáticas 57,66 22,85 11,42 20,52 37,48 3,43 14,47 0,45 2,35 Pajonales 0,46 0,68 23,34 24,00 8,85 17,64 13,90 7,59 32,49 Bosques 16,34 3,32 12,23 16,87 30,56 14,04 22,88 6,57 35,21 Pastizales 0,44 0,88 16,24 0,86 0,49 59,19 38,12 70,28 0,59 Cuerpos de agua 25,1 72,25 9,68 13,73 18,21 2,72 10,19 4,06 9,57 Hectáreas totales
25 Resultados: mapa de ambientes, Bajo Delta del Paraná Mapa de ambientes en base a datos SACC-MMRS Mapa de ambientes en base a datos Landsat 7 ETM+ (Bono et al., 2006)
26 Mapeo de la inundación verano-otoño 2007 ENVISAT ASAR WSM HH
27 Imágenes de Microondas. ENVISAT ASAR WSM HH 21 Septiembre 2005 ENVISAT ASAR WSM HH 26 Marzo 2007
28 Imágenes: Microondas vs. Ópticas ENVISAT ASAR WSM HH 26 marzo 2007 MODIS EVI 22 marzo 2007
29 Dado que las imágenes de microondas detectan características estructurales y dieléctricas de los elementos de la superficie terrestre, el análisis de las imágenes debe realizarse teniendo en cuenta los mecanismos por los cuales la onda de radar interacciona con los elementos presentes en el área estudiada. Los principales mecanismos de interacción son: Reflexión especular Dispersión de doble rebote Dispersión en volumen
30 Métodos Imágenes de Microondas: detección de características estructurales. Preprocesamiento Procesamiento
31 Resultados: mapa de intervalos de cambio en db menos de -20 db (239,6 ha) -15 a -20 db (243,5 ha) -10 a -15 db (44106,7 ha) -5 a -10 db ( ha) -2 a -5 db ( ha) -2 a 2 db (875725,9 ha) 2 a 5 db (219381,2 ha) 5 a 10 db (14278 ha) 10 a 15 db (120 ha) cuerpos de agua
32 Interpretación de los resultados
33 Interpretación de los resultados
34 Interpretación de los resultados
35 Interpretación de los resultados
36 Resultados: mapa de inundaciones no inundado ( ha) inundado (840946,5 ha) cuerpos de agua
37 Consideraciones finales Se obtuvo el primer mapa de ambientes mediante el uso del sistema satelital SACC-MMRS. El sistema satelital SACC-MMRS fue capaz de identificar tipos fisonómicos a escala regional a pesar de la alta fragmentación de las comunidades vegetales del macrosistema de humedal Se realizó un mapa de inundaciones de la región a partir de datos del sistema ENVISAT ASAR WSM HH. En una unidad geográfica homogénea en cuanto al mecanismo de interacción señal-vegetación-superficie (un único ambiente: juncales, plantaciones forestales, praderas herbáceas) es factible la identificación de la inundación. En unidades geográficas con alta fragmentación de tipos de mecanismos de interacción (secuencias de espiras de meandro en la planicie de inundación del Paraná) la identificación de las áreas inundadas es confusa
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