Análisis preliminar sobre la factibilidad de monitorear el Sargazo que arriba a las costas del Caribe mexicano por sensores remotos

Transcripción

1 Análisis preliminar sobre la factibilidad de monitorear el Sargazo que arriba a las costas del Caribe mexicano por sensores remotos 6 de Agosto de 2015 Dirección General de Geomática Subcoordinación de Monitoreo Marino Sargassum fluitans

2 Antecedentes

3 Presencia de dos especies de Sargazo en el Caribe mexicano: Sargassum natans, izquierda, y Sargassum fluitans, a la derecha photo by GCRL

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7 Temas a tratar 1. Algoritmos de detección del sargazo por sensores remotos (Floating Algae Index y NDVI). 2. Ejemplos de detección del Sargazo con sensores remotos satelitales (MODIS-Aqua, VIIRS-NPP, WorldView-2, RapidEye y Landsat-8). 3. Ejemplos de detección y obtención de la distribución y estimación de la superficie de Sargazo con fotografías aéreas. 4. Propuesta técnica para la de detección del Sargazo y evaluación de la superficie afectada en las playas prioritarias de Quintana Roo mediante aviones, helicópteros o drones, a corto y mediano plazo.

8 1. Algoritmos de detección del sargazo por sensores remotos (Floating Algae Index y NDVI). Detección de vegetación con imágenes Landsat y MODIS Red Landsat La diferencia entre el NIR y el RED usualmente sirven como un índice de la densidad de la vegetación La normalización que se utiliza remueve parcialmente los efectos atmosféricos Comparación de bandas Landsat / MODIS

9 1. Algoritmos de detección del sargazo por sensores remotos (Floating Algae Index y NDVI). Índice de Algas Flotantes o Floating Algae Index (FAI) Índice basado en el color del océano para detectar algas flotantes en el océano abierto FAI se define como la diferencia entre la reflectancia a 859 nm y una línea base entre la banda roja y la banda de infrarrojo de onda corta (1240nm en MODIS y VIIRS o 1640nm en Landsat) Presenta ventajas sobre otros índices de vegetación (como el NDVI o el EVI) debido a que es menos sensible a condiciones ambientales (aerosoles, ángulo de observación e incidencia del sol y un poco de reflejo solar o sunglint)

10 1. Algoritmos de detección del sargazo por sensores remotos (Floating Algae Index y NDVI). Algoritmo de detección de sargazo con imágenes satelitales a partir del FAI, propuesto por Chuanmin Hu (2009) University of South Florida Donde: FAI = Floating algae index FAI = Rrc,NIR R rc,nir Rrc,NIR = Rrc,RED+(Rrc,SWIR Rrc,RED) (λnir λred/λswir λred) Rrc= Reflectancia corregida atmosfericamente (incluído Rayleigh) NIR = Near infrared RED= RED SWIR= Short wave infrared λ= Longitud de onda del centro de la banda Landsat MODIS VIIRS Longitud de onda en nm RED= RED NIR = Near infrared SWIR= Short wave infrared

11 2. Ejemplos de detección del Sargazo con sensores remotos satelitales (MODIS-Aqua, VIIRS- NPP, WorldView-2, RapidEye y Landsat-8). Las algas flotando en la superficie del agua presentan una mayor reflectancia en el NIR que en otras longitudes de onda Landsat: marzo 2015 Sargazo en verde

12 2. Ejemplos de detección del Sargazo con sensores remotos satelitales (MODIS-Aqua, VIIRS- NPP, WorldView-2, RapidEye y Landsat-8). Landsat 8 del 15 de marzo 2015 Landsat 8 15/Mar/2015 Sargazo en rojo

13 2. Ejemplos de detección del Sargazo con sensores remotos satelitales (MODIS-Aqua, VIIRS- NPP, WorldView-2, RapidEye y Landsat-8). Sargazo en rojo VIIRS del 23 de julio 2015

14 2. Ejemplos de detección del Sargazo con sensores remotos satelitales (MODIS-Aqua, VIIRS- NPP, WorldView-2, RapidEye y Landsat-8). Sargazo (?) en rojo MODIS Aqua del 24 de julio 2015

15 2. Ejemplos de detección del Sargazo con sensores remotos satelitales (MODIS-Aqua, VIIRS- NPP, WorldView-2, RapidEye y Landsat-8). WorldView-2 RGB-641 WorldView-2 RGB-641 Mahahual Banco Chinchorro Bandas Worldview-2 (2 m) Band 1: Coastal Band Band 2: Blue Band 3: Green Band 4: Yellow Band 5: Red Band 6: Red Edge Band 7: Near Infrared 1 (NIR-1) Band 8: Near Infrared 2 (NIR-2) Sargazo Sargazo Sargazo Sargazo Sargazo Mahahual 9 Feb Sargazo en el Ecosistema del Arrecife Coralino del Caribe Mexicano (9 Feb. 2015) WorldView-2 Índice de Vegetación NDVI-5&7

16 2. Ejemplos de detección del Sargazo con sensores remotos satelitales (MODIS-Aqua, VIIRS- NPP, WorldView-2, RapidEye y Landsat-8). Tamaño de Píxel Ancho de la escena Frecuencia de observación Observación del Caribe parcialmente sin nubes RapidEye 5 m 77 km A solicitud (teóricamente diário) Landsat 8 30 m 185 km 16 días 1 imagen cada 2 meses aprox MODIS* 500 m 2330 km 2 pasos diarios (día) 3-5 imágenes mensuales dependiendo época VIIRS* 700 m 3000 km 3 pasos diarios (día) 3-5 imágenes mensuales dependiendo época * Se remuestrean a la resolución espacial de la banda SWIR Landsat 8 15/mar/2015 MODIS 24/jul/2015 VIIRS 23/jul/2015

17 2. Ejemplos de detección del Sargazo con sensores remotos satelitales (MODIS-Aqua, VIIRS- NPP, WorldView-2, RapidEye y Landsat-8). Cobertura de imágenes de satélites RapidEye de la zona de interés de de julio 2015

18 2. Ejemplos de detección del Sargazo con sensores remotos satelitales (MODIS-Aqua, VIIRS- NPP, WorldView-2, RapidEye y Landsat-8). sargazo sargazo RGB-532 IMAGEN RapidEye 18 JULIO 2015

19 2. Ejemplos de detección del Sargazo con sensores remotos satelitales (MODIS-Aqua, VIIRS- NPP, WorldView-2, RapidEye y Landsat-8). sargazo sargazo NDVI-R+RE IMAGEN RapidEye 18 JULIO 2015

20 2. Ejemplos de detección del Sargazo con sensores remotos satelitales (MODIS-Aqua, VIIRS- NPP, WorldView-2, RapidEye y Landsat-8). sargazo sargazo NDVI-R+NI IMAGEN RapidEye 18 JULIO 2015

21 3. Ejemplos de detección y obtención de la distribución y estimación de la superficie de Sargazo con fotografías aéreas. Puerto Morelos, Quintana Roo, México Foto aérea. Junio 2014

22 3. Ejemplos de detección y obtención de la distribución y estimación de la superficie de Sargazo con fotografías aéreas. Sargazo Puerto Morelos, Quintana Roo, México Foto aérea. Junio 2014

23 3. Ejemplos de detección y obtención de la distribución y estimación de la superficie de Sargazo con fotografías aéreas. Puerto Morelos: mascara del Sargazo (junio 2014) Aprox: 600 m línea de costa Aprox: 1479 m 2 (0.15 ha) afectadas (asumiendo tamaño de pixel: 15 cm)

24 3. Ejemplos de detección y obtención de la distribución y estimación de la superficie de Sargazo con fotografías aéreas. Puerto Morelos, Quintana Roo, México Foto aérea. Junio 2014

25 3. Ejemplos de detección y obtención de la distribución y estimación de la superficie de Sargazo con fotografías aéreas. Sargazo Puerto Morelos, Quintana Roo, México Foto aérea. Junio 2014

26 3. Ejemplos de detección y obtención de la distribución y estimación de la superficie de Sargazo con fotografías aéreas. Puerto Morelos, Quintana Roo, México Foto aérea. Junio 2014

27 3. Ejemplos de detección y obtención de la distribución y estimación de la superficie de Sargazo con fotografías aéreas. Puerto Morelos, Quintana Roo, México Foto aérea. Junio 2014 Sargazo

28 3. Ejemplos de detección y obtención de la distribución y estimación de la superficie de Sargazo con fotografías aéreas. Puerto Morelos, Quintana Roo, México Foto aérea. Junio 2014

29 3. Ejemplos de detección y obtención de la distribución y estimación de la superficie de Sargazo con fotografías aéreas. Sargazo Puerto Morelos, Quintana Roo, México Foto aérea. Junio 2014

30 4. Propuesta técnica para la de detección del Sargazo y evaluación de la superficie afectada en las playas prioritarias de Quintana Roo mediante aviones, helicópteros o drones, a corto y mediano plazo. (no para llevarse a cabo por la Conabio) A corto plazo: - Volar las zonas costeras con avión/ultraligero/dron o helicópteros de SEMAR (fotos RGB y NIR) - Volar zonas de mar abierto con probabilidad de bolsas de Sargasso (según previo análisis de datos MODIS/VIIRS/Landsat) - Cuantificar Sargasso en tiempo específico de los vuelos en la costa. A mediano y largo plazo: - Pedir datos de SPOT y Geoeye de (SEMAR/SEDENA) para la zona costera - Investigar otras fuentes de datos satélites como Rapideye, WorldView para su utilidad en la detección y monitoreo - Establecer un sistema de monitoreo in situ (Boyas, instrumentos) - Establecer un sistema de monitoreo satelital (zonas costeras y mar abierto) - Establecer presupuesto para personal para trabajar en el tema

31 4. Propuesta técnica para la de detección del Sargazo y evaluación de la superficie afectada en las playas prioritarias de Quintana Roo mediante aviones, helicópteros o drones, a corto y mediano plazo. Productos esperados: Cálculo de superficie de playas afectadas por sargazo. Mapeo de zonas con mayor presencia de sargazo. Mapas de afectación de ANP marinas, costeras y zonas de anidación de tortugas marinas. Proponer un documento de línea base para la evaluación de arribazones de sargazos en playas usando percepción remota de alta resolución. Métodos: Fotografía aéreo y geovideo de alta resolución Aeronave, Ultraligera de dos plazas o helicóptero de 4 plazas Procesos semi-automatizados para la generación de mosaicos fotográficos Algoritmo para el cálculo de la superficie afectada Generación de cartografía y análisis de la Información

32 4. Propuesta técnica para la de detección del Sargazo y evaluación de la superficie afectada en las playas prioritarias de Quintana Roo mediante aviones, helicópteros o drones, a corto y mediano plazo Propuesta de uso de fotografía aérea (Ej. avión últra-ligero) Datos de campo ±200 km de playas afectadas Afectación de ±30 metros de ancho de la costa (zona de playa y zona de rompiente de las olas). Plan de vuelo Disparo cada 2 seg Velocidad de vehículo aéreo 15m/seg. (54 km/h) Altura del vuelo 100m Datos de salida de las fotografías aéreas 35 fotos x km (total fotografías) Tamaño de pixel 4.7 cm Tamaño de la fotografía sobre el terreno, 150m x 100m Trabajo de campo y gabinete Tiempo aproximado del trabajo de campo, 3-4 días Tiempo de proceso para la formación de mosaicos fotográficos, 5-7 días Análisis de las fotos: varios meses

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