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UNIDAD 1. EJECUCIÓN AUTOMATIZADA DE ALGORITMOS DE
SEXTANTE ........................................................................................... 2
0. INTRODUCCIÓN ............................................................................. 2
1. EJECUTAR PROCESOS POR LOTES .................................................... 4
2. MAPA DE VARIABILIDAD TEMPORAL DE NDVI .................................. 16
UNIDAD 2. DIGITALIZACIÓN AUTOMÁTICA DE ZONAS DE PARADA
VEGETATIVA ...................................................................................... 26
0. DIGITALIZACIÓN AUTOMATIZADA .................................................. 26
ÍNDICE
Una de las aportaciones más destacadas de la teledetección espacial al estudio
del medio ambiente es su capacidad para seguir procesos dinámicos. Al tratarse
de una información adquirida por un sensor situado en una órbita estable y
repetitiva, las imágenes de satélite constituyen una fuente valiosísima para
estudiar los cambios que se producen en la superficie terrestre, ya sean debidos
al ciclo estacional de las cubiertas, ya a catástrofes naturales o a alteraciones de
origen humano.
En nuestro caso, el objetivo principal es seguir la evolución fenológica del cultivo
de la vid, por lo que el énfasis se pone principalmente en estudiar su contraste
estacional en el periodo que comprende desde el envero a la vendimia.
Para la comparación es preciso que las imágenes se ajusten con gran nivel de
detalle, ya que de otro modo estaríamos detectando transformaciones lo que
sería sólo fruto de una falta de ajuste entre imágenes.
El ajuste geométrico entre imágenes resulta crucial en estudios multitemporales,
ya que la comparación entre ellas se realiza pixel a pixel, y es imprescindible que
nos estemos refiriendo exactamente a la misma parcela del terreno en todos los
casos.
La homogenización radiométrica también resulta crítica para comparar imágenes
entre sí, puesto que los niveles digitales que definen una determinada imagen se
refieren a unas condiciones específicas de adquisición (sensor, fecha,
iluminación, etc.) pero no son extrapolables a otras. En consecuencia, es preciso
equiparar estos valores para estar seguros de trabajar en la misma escala en
todas las imágenes.
Finalmente destacaremos el hecho de que como el incremento en el número de
fechas implica aumentar el volumen de cálculo, es frecuente aplicar previamente
UNIDAD 1. EJECUCIÓN AUTOMATIZADA DE ALGORITMOS DE SEXTANTE
0. INTRODUCCIÓN
alguna técnica de compactación, como es el caso de trabajar con índices de
vegetación. De esta forma pueden procesarse sólo las bandas con mayor
contenido informativo, evitando redundancias innecesarias.
En este primer ejemplo vamos a aprender a ejecutar algoritmos de Sextante de
forma que podamos automatizar en gran medida la obtención de varios planos
de NDVI continuos sobre la misma parcela. En este caso, mediante el modelo
desarrollado anteriormente con el modelizador, podremos obtener tres planos
continuos de NDVI correspondientes a tres fechas distintas sobre una misma
parcela. Como ya hemos dicho, puesto que lo que pretendemos es seguir la
evolución del estado fenológico de la vid desde el momento del envero hasta la
vendimia, trabajaremos con tres imágenes tomadas en el periodo comprendido
entre esas fechas para la parcela de estudio: 11 de agosto (1 semana después
de comienzo del envero), 30 de agosto (imagen intermedia para estudiar la
evolución) y 12 de septiembre (tres días antes a la vendimia)
Paso 1: Una vez hemos abierto gvSIG creamos una nueva vista. Para
ello, clicamos en “vista”, clicamos en “Nuevo” y hacemos doble clic sobre
“Sin título 0”. Maximizamos la vista.
Paso 2: Vamos a usar tres archivos ráster, los cuales representan el
Índice Normalizado de Vegetación calculado a partir de tres imágenes del
1. EJECUTAR PROCESOS POR LOTES
satélite DEIMOS, tomadas en las fechas 11 de agosto, 30 de agosto y 12
de septiembre.
Clicamos en el botón de “añadir capa”. Clicamos en “Añadir”.
Entramos dentro de la carpeta “BODEGA_F”.
Entramos dentro de la carpeta “VECTOR”, seleccionamos el archivo
“BODEGA_F.shp”. Clicamos en “Abrir”.
Volvemos a clicar en “Añadir”. Entramos dentro de la carpeta “RASTER”,
y seleccionamos los archivos de tipo Ráster.
Seleccionamos los tres archivos y clicamos en “Abrir”.
Finamente clicamos sobre “Aceptar”.
Paso 3: Colocamos la capa vectorial como primera capa en el “Toc”.
Paso 4: Es preferible cambiar los nombres de las capas ráster en el “Toc”
por otros más cortos, sobre todo a la hora de usar Sextante. A la imagen
del 11 de agosto la llamaremos “PRIMERA”, a la imagen del 30 de agosto
la llamaremos “SEGUNDA” y a la imagen del 12 de septiembre la
llamaremos “TERCERA”
Los planos continuos que queremos obtener de NDVI nos permitirán más
adelante analizar en qué zonas se han producido paradas vegetativas,
descenso de superficie foliar y crecimientos apicales durante el periodo
comprendido entre el envero y vendimias.
De esta forma podremos localizar áreas con un mayor y menor potencial
cualitativo teniendo en cuenta el desarrollo vegetativo del viñedo
producido a lo largo de este periodo.
Paso 5: Emplearemos una potente herramienta para ejecutar algoritmos
de Sextante llamada “Ejecutar procesos por lotes”, el cual nos permitirá
obtener los tres planos continuos de NDVI sin tener que repetir la
ejecución del algoritmo tres veces.
Paso 6: Antes de realizar este proceso, debemos obtener los datos de la
extensión de la capa vectorial; ya que para la ejecución de procesos por
lotes es una información necesaria.
Para ello clicamos con el botón derecho del ratón sobre la capa vectorial
“BODEGA_F” en el “Toc” y seleccionamos la opción de “Propiedades”
Copiamos la información relativa a la extensión de la capa vectorial,
situándonos en la pestaña “General”. Lo seleccionamos y clicamos sobre
“Ctrl+C”.
A continuación abrimos cualquier editor de texto y lo pegamos mediante
el comando abreviado “Ctrl+V”.
Paso 7: Volvemos a gvSIG y a continuación abrimos “Sextante”.
Desplegamos la carpeta de “Modelos” y, sobre el modelo que hemos
desarrollado anteriormente llamado “Mapa vigor”, clicamos con el botón
derecho y seleccionamos la opción “Ejecutar proceso por lotes (sobre
capas cargadas)”
Paso 8: Ahora tendremos que añadir los datos necesarios para ejecutar
el modelo “Mapa vigor”. Como queremos realizarlo sobre tres imágenes a
la vez, tendremos que añadir una fila.
Cambiaremos los parámetros de la capa de entrada NDVI.
Paso 9: Clicamos en la primera fila sobre la opción “[Guardar en archivo
temporal]”.
Dentro de la carpeta “CURSO” entramos dentro de la carpeta
“BODEGA_F”. Entramos en la carpeta “RASTER” y entramos en una
carpeta que hemos generado llamada “RESULTADOS”.
Paso 10: Seleccionamos la opción “Autorrellenar con números”.
Y llamamos al archivo “PNDVI” de Parcela NDVI. Clicamos en “Guardar”.
Sextante llama automáticamente PNDVI1, PNDVI2 y PNDVI3
respectivamente a las imágenes PRIMERA, SEGUNDA y TERCERA.
Paso 11: Pasamos ahora a la pestaña “Región de análisis” y
seleccionamos la opción “Definida por el usuario”.
Paso 12: Completamos aquí los datos que hemos obtenido
anteriormente en “Propiedades” de capa vectorial. Escribiendo en el
“Rango X” a la izquierda el valor de la coordenada izquierda, en el
“Rango X” a la derecha el valor de la coordenada derecha, en el “Rango
Y” a la izquierda el valor de la coordenada inferior y en el “Rango Y” a la
derecha el valor de la coordenada superior.
Como tamaño de celda escribimos “3” y finalmente clicamos sobre
“Aceptar”.
De esta manera, Sextante comienza a calcular los planos continuos de
manera automática.
Paso 13: Si el proceso se ha realizado con éxito deberemos ver una
pantalla similar a la siguiente.
Paso 14: Cerramos “Sextante” y redistribuimos las capas en el “Toc”,
eliminando las tres capas ráster NDVI originales
Colocamos la capa vectorial BODEGA_F.shp como primera capa en el
“Toc”.
Y hacemos un zoom a dicha capa.
Paso 15: Comprobamos como Sextante ha calculado los tres planos
continuos de NDVI correspondientes a las tres imágenes originales.
Comenzamos realizando un análisis temporal sencillo mediante el uso de dos
imágenes del satélite DEIMOS para obtener un mapa de variabilidad de NDVI
dentro de una parcela.
Paso 1: Una vez hemos abierto gvSIG creamos una nueva vista. Para
ello, clicamos en “vista”, clicamos en “Nuevo” y hacemos doble clic sobre
“Sin título 0”. Maximizamos la vista.
Paso 2: Vamos a importar los dos planos continuos de NDVI obtenidos
anteriormente correspondientes a las fechas de 11 de agosto y 30 de
agosto. Clicamos en la herramienta de “Añadir capa” , clicamos en
“Añadir”.
2. MAPA DE VARIABILIDAD TEMPORAL DE NDVI
Entramos dentro de la carpeta “BODEGA_F”.
Entramos dentro de la carpeta “RASTER” y dentro de la carpeta
“RESULTADOS” seleccionamos los archivos de tipo ráster y seleccionamos
los archivos PNDVI1 y PNDVI2 obtenidos anteriormente. Clicamos en
“Abrir”.
Finamente clicamos sobre “Aceptar”.
Paso 3: Hacemos un zoom a la capa seleccionando la opción “zoom a la
capa” en el menú que se despliega al clicar en el “Toc” sobre cualquiera
de las imágenes con el botón derecho del ratón.
Paso 4: A continuación vamos a restar pixel a pixel los valores de NDVI
de los dos planos continuos. Como resultado obtendremos un archivo
ráster que representará la variabilidad del desarrollo vegetativo del
viñedo comprendido entre el 11 y 30 de agosto.
Para ello vamos a abrir “Sextante”, desplegamos el menú “Herramientas
de cálculo para capas ráster” y abrimos el algoritmo “Restar”.
Paso 5: La operación que queremos realizar es restar el plano de NDVI
del 11 de agosto menos el plano de NDVI del 30 de agosto, luego
ponemos como “Capa” “PNDVI1” y como “Capa 2” “PNDVI2”.
En salida del resultado (ráster) seleccionamos la ruta “CURSO”
“BODEGA_F” “RASTER” “RESULTADOS” y llamamos al archivo VAR_NDVI.
Clicamos en “Guardar”.
Clicamos en “Aceptar”.
Paso 6: Cerramos “Sextante” y renombramos en el “Toc” a la capa
resultante con el nombre por ejemplo de “TEMPORAL”
Paso 7: Eliminamos las dos capas anteriores que ya no nos hacen falta
Paso 8: Y cambiamos la distribución de colores accediendo a las tablas
de color.
Seleccionamos la casilla “Activar Tablas de color” e importamos el archivo
*.rmf con la paleta del NDVI que ya hemos usado en ejemplos
anteriores.
Paso 9: Cambiamos el rango de valores.
Y le damos transparencia a los colores que no contienen información.
Clicamos en aceptar.
Paso 11: En el mapa continuo resultante podemos apreciar como la zona
oeste de la parcela ha sufrido un importante descenso en cuanto a masa
vegetal, frente a la zona del centro o la zona este, donde los valores son
muy cercanos a cero y por lo tanto la masa vegetal permanece
constante.
Dado que este fue un verano muy caluroso y seco es de suponer que
habrá una mejor fotoasimilación en las zonas rojizas (donde la variación
del NDVI ha permanecido más o menos constante) y, por lo tanto, una
maduración en los racimos tanto desde el punto de vista fenólico como
alcohólico.
Paso 12: Por último, para obtener una mejor interpretación visual
podemos añadir una ortofotografía aérea a través de “Añadir capa”
“WMS” del PNOA. Vamos a recordar los pasos que había que seguir:
Clicamos en el botón de “Añadir capa”, entramos en la pestaña WMS,
escribimos la dirección http://www.idee.es/wms/PNOA/PNOA y clicamos
sobre “Conectar”. Y clicamos en “Siguiente”.
Clicamos en “Siguiente”.
Seleccionamos PNOA. Activamos “Conservar estructura de capas”.
Clicamos en “Añadir”. Clicamos en “Siguiente”.
Clicamos en “Siguiente” y finalmente seleccionamos “imagen/jpeg” y el
mismo sistema de referencia que estamos usando, EPSG 23030.
Clicamos en “Aceptar”
Paso 13: Colocamos como primera capa el ráster de variabilidad
temporal.
Paso 14: Obtenemos nuestro mapa de variabilidad temporal de NDVI
más fácilmente interpretable.
En este ejemplo vamos a digitalizar de manera automática las zonas en las que
la masa vegetal del viñedo se mantiene constante desde el envero hasta la
vendimia.
Utilizaremos los tres planos continuos de NDVI que hemos obtenido
anteriormente.
A continuación se detallan los pasos a seguir para realizar dicha clasificación.
Paso 1: Entramos en el programa y abrimos un documento de tipo vista
pinchando en “Vista” “Nuevo” y doble clic en “Sin título-0”.
Paso 2: Importaremos los planos de NDVI obtenidos en el vídeo anterior.
En la “Barra de herramientas” pinchamos el botón de “Añadir capa” y
desde la ventana que aparece y pinchando en el botón “Añadir”
importamos los archivos ráster en formato “tif”, siguiendo la ruta que se
muestra a continuación: C:\CURSO\BODEGA_F\RASTER\RESULTADOS.
UNIDAD 2. DIGITALIZACIÓN AUTOMÁTICA DE ZONAS CON PARADA VEGETATIVA
0. DIGITALIZACIÓN AUTOMATIZADA
Hay que seleccionar los archivos ráster “PNDVI1.tif”, “PNDVI2.tif” y
“PNDVI3.tif”.
Paso 3: Una vez seleccionados los archivos indicados, clicamos “Abrir” y
seguidamente “Aceptar”. Tendremos cargada la siguiente imagen.
Paso 4: A continuación usaremos la herramienta “Calculadora de mapas”
para aislar automáticamente las zonas cuya masa vegetal no haya
sufrido una variación brusca desde el 11/08, fecha en que se produjo el
envero, hasta el 12/09, dos días antes de vendimiar.
Paso 5: Abrimos “Sextante”, “Herramientas de cálculo para capas ráster”
y elegimos “Calculadora de mapas”. En la ventana de la pestaña
“Parámetros” escribimos la fórmula que os hemos proporcionado en este
módulo: abs(PNDVI1.tif Band 1 – PNDVI2.tif Band 1) < 0.025 &&
abs(PNDVI2.tif Band 1 – PNDVI3.tif Band 1) < 0.025
Paso 6: Con esta expresión estamos realizando el siguiente proceso: en
la primera parte de la fórmula se obtiene el valor absoluto de la
diferencia entre PNDVI1 y PNDVI2 que será siempre mayor que “0”;
En esta otra parte se obtiene el valor absoluto de la diferencia entre
PNDVI2 y PNDVI3 que será también positivo.
El operador “&&” hace que se cumpla la doble condición y el operador “<”
hará que solo nos quedemos con los píxeles que tengan valor menor al
número elegido.
Resumiendo, queremos que Sextante asigne valor “1” a los píxeles que
cumplan la doble condición de que los valores absolutos de las dos
diferencias entre las imágenes sea menor que “0,025”.
Paso 7: Ahora definimos el archivo de salida en la siguiente ruta
C:\CURSO\BODEGA_F\RASTER\RESULTADOS dándole el nombre
“VEG_CTE” y clicamos en “Guardar”. En la pestaña “Región de análisis”
seleccionamos la opción “Utilizar extensión de la vista” y como “Tamaño
de celda” escribimos “1 píxel” y clicamos en “Aceptar”.
El resultado obtenido es el siguiente
Paso 8: Vamos a eliminar del “Toc” las capas que ya no son necesarias,
para ello las seleccionamos manteniendo pulsada la tecla “Ctrl” y
clicamos con el botón derecho del ratón sobre ellas, abriendo un
desplegable del que seleccionamos “Eliminar”. Por último pinchamos en
“Si”.
Paso 9: Usando la herramienta de información “Consulta directa”
podemos comprobar como Sextante ha asignado de manera automática
el valor “1” a la zona que hemos querido aislar y a los píxeles que están
fuera del contorno de la parcela. Así que tendremos que hacer un filtrado
como ya hemos visto en ejemplos anteriores.
Paso 10: Cargamos el archivo .shp de la parcela pinchando en el botón
de “Añadir capa” de la “Barra de herramientas” y desde la ventana que
aparece y pinchando en el botón “Añadir” importamos el archivo
“PARCELA_F.shp”, siguiendo la ruta que se muestra a continuación:
C:\CURSO\BODEGA_F\VECTOR. Hay que recordar elegir el tipo de
archivo para poder encontrar el que buscamos, en este caso “gvSIG shp
driver”.
Paso 11: En este paso eliminaremos los datos que se encuentran fuera
del contorno de la parcela, para ello abrimos “Sextante”, “Herramientas
básicas para capas ráster” y seleccionamos “Cortar capa ráster con capa
de polígonos”. En la opción “Capas ráster” elegimos “Resultado” y en
“Capa vectorial” “PARCELA_F.shp” y finalmente pinchamos en “Aceptar”.
Paso 12: Como hemos visto anteriormente en el “Paso 8”, eliminamos la
capa que ya no vamos a utilizar.
Paso 13: Vamos a quitar el color de relleno de la parcela y elegiremos
un contorno más visual. Clicamos con el botón derecho del ratón sobre
“PARCELA_F.shp” y seleccionamos “Propiedades” del desplegable. En la
ventana de “Propiedades de la capa” activamos la pestaña “Simbología”,
pinchamos en “Seleccionar símbolo”.
Y en la ventana “Selector de simbología” apagamos “Color de relleno” y
en “Color de borde” elegimos el color amarillo y pinchamos en “Aceptar”.
Por último, situamos la capa “PARCELA_F.shp” como primera capa.
Paso 14: A continuación vamos a modificar la paleta de colores de la
capa ráster calculada, para ello activamos la capa “Resultado” y clicamos
en “Tablas de color”. En la ventana pinchamos “Activar tablas de color” y
en la pestaña “Tabla” a los valores que no tienen datos les ponemos
transparencia total y a los que tienen valor “1” les cambiamos el color y
le damos una transparencia media.
Paso 15: Vamos a cargar una ortofotografía aérea del Plan Nacional de
Ortofotografía Aérea (PNOA). En la “Barra de herramientas” pinchamos
en “Añadir capa”, en la ventana que se abre seleccionamos la pestaña
“WMS” y escribimos la dirección del PONA
http://www.idee.es/wms/PNOA/PNOA?Request=GetCapabilities&Service=
WMS
A continuación clicamos en “Conectar” y “Siguiente”.
En la pestaña “Información” pinchamos en “Siguiente”. En la pestaña
“Capas” elegimos “[pnoa]PNOA” y “Añadir”, activamos “Conservar
estructura de tabla” y “Siguiente”.
En la pestaña “Estilos” dejamos todas las opciones por defecto y
pinchamos en “Siguiente”. Y en la pestaña “Formatos” elegimos
“image/jpeg” y como sistema de proyección el mismo que estamos
usando en el proyecto “EPSG:23030” y clicamos en “Aceptar”.
Paso 16: Una vez cargada la capa del PNOA y clicando con el botón
derecho sobre la capa deseada del “Toc”, elegimos “Colocar delante” y
situamos como primera capa “PARCELA_F.shp”, después la capa
“Resultado” y dejamos debajo la capa del PNOA.
Hemos digitalizado automáticamente un plano en el que tenemos
reflejadas las zonas con interesante potencial cualitativo.
