Pr ndvi gallegos mera

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Pr ndvi gallegos mera

  1. 1. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA METROPOLITANAFacultad de Humanidades y Tecnologías de la Comunicación Social Escuela y Departamento de Cartografía Carrera de Cartografía “ÍNDICE DE VEGETACIÓN” Alumno: Daniela Gallegos Profesor: Eduardo Mera Asignatura: PDI
  2. 2. Santiago, 14 de enero de 2009Resumen: Los índices de vegetación son muy importantes a la hora de estudiar losfenómenos que afectan a los diversos cultivos que posee el hombre. Es por estarazón, que en el ámbito de la teledetección es importante conocer las firmasespectrales de la vegetación y comprender además, que aquellas no son unareceta que se puede guardar para comprender las variaciones espectrales de lascubiertas vegetales, debido fundamentalmente a que en ese comportamientoespectral influyen diversos factores. Según lo anterior se plantea una clasificación de los índices de vegetación ycómo ellos han sido modificados en el tiempo, es decir, a medida que se fueroncreando sensores más sensibles a otras longitudes de onda se fuerondesarrollando y experimentando índices de vegetación. Entre ellos encontramoslos de baja resolución espectral y los de alta resolución espectral. Es importante comprender que los índices de vegetación se pueden definircomo las combinaciones de bandas espectrales cuya función es la de aumentar lacontribución de la vegetación en la respuesta espectral de una superficie y atenuarlas de otros factores, como el suelo condiciones de iluminación y la atmósfera. 2
  3. 3. Introducción: La teledetección tiene por objetivo, identificar y caracterizar los materialesde la superficie terrestre y los procesos que en ella ocurren, a partir de la radiaciónelectromagnética procedente de la misma, entendiendo esta como la emitida porla propia superficie terrestre y la reflejada de la que le llega del sol. Generalmente, cuando la radiación solar incide sobre un material, unaparte de la misma se refleja en la parte más superficial del mismo y el resto sepropaga en su interior. Allí parte es absorbida y el resto se dispersa, en todas lasdirecciones, de tal modo que parte de la energía dispersada surge del material porla misma superficie por la que penetró, sumando se así a la radiación relejada enla capa superficial. La suma de estas dos contribuciones en conjunto con lairradiancia, permiten definir la reflectividad espectral de mismo. Es justamente estadependencia entre la reflectividad y la longitud de onda A, en unión con el hechode que la reflectividad espectral está íntimamente relacionada con la naturalezadel material (rasgos de absorción en función de los componentes químicos delmaterial), lo que permite el reconocimiento de materiales en Teledetección. Al ser este tipo de absorción un proceso valorado, dichos rasgos seencuentran localizados en longitudes de onda concretas, dependiendo de lapresencia de determinados componentes en el material, estando la intensidad delos mismos relacionada de forma directa con la cantidad de dicho componente(Baret, 1995). Por tanto, es la forma en la que interactúa la radiación electromagnéticaen función de la longitud de onda lo que determina la respuesta espectral de las 3
  4. 4. distintas superficies y permite su análisis. Sin Embargo la reflectividad puedeverse afectada por diversos factores externos a ella, entre los cuales destacan losrelacionados a la configuración de la iluminación y de la observación, así como laexistencia de la propia atmósfera. En concreto, la reflectividad de las cubiertas vegetales viene determinada,además de los factores externos antes mencionados, por las característicasópticas y de distribución de todos sus componentes. Por lo tanto, el reto de lateledetección consiste en estudiar la vegetación de una imagen a partir, de lareflectividad, con independencia de los factores que afectan la transmisión deseñales radiométricas. La solución que plantea la teledetección para cumplir estedesafío, es el diseño de los llamados INDICES DE VEGETACIÓN, que se tratarána continuación al punto de explicar qué son, cuáles son sus componentesprincipales, sus variantes y normalizaciones. 4
  5. 5. Índices de vegetación (IV): Este índice se define como “un parámetro calculado a partir de los valoresde reflectividad observados a distintas longitudes de onda”, la idea es extraerinformación de la vegetación minimizando la influencia de las perturbaciones comolas debidas al suelo y a las condiciones de la atmósfera. Según Jackson et al. (1983) un índice de vegetación ideal será “aquelparticularmente sensible a la cubierta vegetal, insensible al brillo y al color delsuelo y poco afectado por la perturbación atmosférica, los factoresmedioambientales y las geometrías de la iluminación y de la observación”. Sinembargo este índice ideal no existe, todos los IVs definidos hasta el momentotienen en común el uso de los sistemas de reflectividad en las zonas espectralesdel rojo (r) e infrarrojo cercano (irc). Esto queda de manifiesto al observar eldistinto comportamiento espectral que presentan la vegetación verde y el suelo enestas zonas espectrales (Figura 1). Figura1. Espectros de Reflectividad característicos de la vegetación y del suelo 5
  6. 6. Ambas pasan de un mínimo relativo en la banda roja, a un máximo absolutoen la banda infrarroja cercana. Sin embargo, la reflectividad del suelo, presentauna tendencia ascendente mucho más suave entre estas dos regiones. Es poresta razón, que algunos autores definen los IV restringiéndolos a la combinaciónde estas dos bandas simplemente: la roja, fuertemente relacionada al contenidode clorofila y la infrarroja, controlada por el LAI (Índice de Superficie Foliar) y ladensidad de la vegetación verde. A continuación se nombrará los IVs más importantes de la actualidad, Hayque mencionar que durante los últimos 20 años, se han publicado más de 20 IVs. Entre los entendidos en la materia, surgen fuertes discrepancias a la horade enumerar las ventajas y desventajas de cada IVs propuesto. Sin embargo,determinar que IVs es más apropiado a la hora de realizar un estudio, es unacuestión que aún no esta clara, necesita de un estudio más profundo. Los IVs publicados se presentan agrupados bajo distintos tipos declasificaciones, se habla de: • Índices de primera y segunda generación • Índices intrínsecos e Índices que usan la línea de suelo • Índices de baja resolución espectral (incluyen todos los anteriores y que hacen uso de los valores de reflectividad integrados a bandas de unos cientos de manómetros de anchura) e índices de alta resolución espectral En este documento nos limitaremos al estudio de los últimos dos. 6
  7. 7. Índices de baja resolución espectral: Reciben este nombre porque usan valores de reflectividad en “bandasanchas” de unos cientos de manómetros, es decir, como aquellas con las quehabitualmente operan los sensores a bordo de satélites operativos. En estos índices es importante considerar que existe el denominado planode reflectividad (IRC-R), es decir, infrarrojo cercano menos la banda roja, el cualdetermina la llamada línea del suelo (línea recta), es en este plano de reflectividado línea del suelo donde los puntos que representan superficies desnudas sepresentan con mayor o menor dispersión en función de la variabilidad quepresentan los parámetros que determinan la reflectividad de los suelos(Rugosidad, brillo, humedad, etc) a través de la línea recta o línea de suelo. De acuerdo a lo anterior podemos decir que cuando comienza a crecervegetación sobre la línea de suelo, la reflectividad aumenta en el infrarrojocercano y disminuye en el rojo, lo que traerá como consecuencia que exista unadistancia entre los puntos y la línea del suelo. Posteriormente, y ahora que existeuna separación en sentido ascendente de los puntos con respecto a la línea delsuelo, se creará el denominado triángulo de reflectividades, el cual nos dará laseñal que existe vegetación. Además es importante destacar que la distancia deesos puntos a la línea del suelo es proporcional a la cantidad de vegetación (verfigura). 7
  8. 8. Fuente: Revista de Teledetección Las ideas anteriores son de gran relevancia a la hora de diseñar unamétrica en los índices de vegetación, debido fundamentalmente a que esimportante definir la distancia desde los puntos representativos de cubiertasvegetales a la línea del suelo. Dentro de este tipo de índices encontramos los siguientes: • RVI (ratío vegetation index) : Corresponde al cuociente entre la banda IRC y R. Este índice es uno de los pioneros y fue propuesto por Pearson & Miller (1972). IRC RVI = R 8
  9. 9. • NDVI (Normalized difference vegetation index) : Fue propuesto por Rouse en 1974 y corresponde a la diferencia normalizada de las dos bandas (irc y r), y cuyo rango de variación, al estar normalizado, quedará comprendido entre -1 y 1. ( IRC − R ) NDVI = ( IRC + R ) Este tipo de índice al igual que el anterior está sujeto a la sensibilidad delsuelo de fondo, es decir, en este tipo de parámetro de medida o índice se veinfluenciado por las propiedades de reflectividad del suelo, y a la variaciónatmosférica. Además es importante señalar que estos factores influencian aúnmás el índice RVI. • PVI (Perpendicular vegetation index) : Propuesto por Richardson & Wiegand en 1977, y al igual que los demás, permite obtener la distancia de un punto hasta la línea del suelo y está relacionado directamente con la densidad de vegetación que está en el suelo. Su expresión matemática es la siguiente: PVI = ( IRC C −IRC S ) 2 + RC − S ) 2 ( RDonde c y s hacen referencia al cultivo y al suelo respectivamente. • SAVI (Soil ajusted vegetation index) : Con respecto a los otros índices, es similar al NDVI, pero se observa, según las fuentes bibliográficas que este índice es más moderno debido a que el efecto del suelo es mínimo, dicho de otro modo, minimiza el efecto de la radiancia debida al suelo. Es 9
  10. 10. recomendado para zonas semiáridas, debido a que no hay una vegetación tan densa, es por eso que el efecto de reflectividad del suelo se minimiza introduciendo en su fórmula el factor L.  IRC − R  SAVI =  (1 + L )  IRC + R + L  Es importante destacar que este factor L, puede variar de cero a infinito,dependiendo de la densidad de la vegetación. Posteriormente unos autores Guyot & Baret en 1990 propusieron unamodificación del índice SAVI, denominado TSAVI, en el cual se minimiza aún másla influencia del suelo.Índices de alta resolución espectral: Cuando se requiere analizar, desde el punto de vista espectral, la finura dealgunos materiales a través de espectómetros (amplía la calidad de los datosespectrales), es necesario establecer otros índices de vegetación, ahora basadosen una resolución espectral de mayor calidad. Es por esta razón que esteapartado está muy relacionado con la primera y segunda derivada de losespectros de reflectividad. Con la primera derivada, obtenemos el límite rojo (rededge), el cual se sitúa entre 680 y 760 nm, que es en intervalo que corresponde ala máxima pendiente de la curva de reflectividad típica de la vegetación. Según experimentos se ha comprobado que la posición exacta del límiterojo y, por lo tanto, su desplazamiento hacia otras longitudes de onda, está muyrelacionado con los cambios químicos y morfológicos de las hojas, es decir, con suestado y vitalidad, ya que lo que determina su posición es, fundamentalmente, elcontenido de clorofila. Por lo tanto, el análisis del suelo se puede estudiar o ajustar 10
  11. 11. a una línea recta, en cambio, la vegetación quedará definida por un polinomio detercer grado, puesto que, presenta dos puntos de inflexión. En conclusión debemos decir que un índice de vegetación con la primeraderivada está influido aún por el suelo, en cambio con la segunda derivada elefecto del suelo desaparece y hace que sea un mejor índice de vegetación. 11
  12. 12. Conclusiones: El primer paso para determinar o utilizar un índice de vegetación esconsiderar la calidad espectral de los datos, porque como se mencionóanteriormente, hay índices de vegetación que consideran datos baja o alta calidadespectral. Es importante comprender que en estos índices, sobre todo en los de bajaresolución espectral se consideran las bandas IRC Y R, porque es ahí donde losvegetales muestran una respuesta espectral acentuada. Se debe considerar que las firmas espectrales de los distintos tipos devegetación son variables y nunca iguales debido a la presencia de otros factores. Chile, por su riqueza forestal y agrícola debe ser capaz de tenerprofesionales capacitados para la aplicación y estudio de los índices devegetación, con la finalidad de hacer estudios multi-temporales de la vegetaciónde sus parques nacionales, reservas naturales, monumentos nacionales y cultivos. El conocimiento de los fundamentos básicos de la teledetección debe serun tema ampliamente dominado, sobre todo las distintas respuestas espectralesde los elementos naturales. La comprensión de los índices de vegetación permitirá obtener informaciónimplícita, la cual se relaciona directamente con el estado edafológico e hidrológicode las superficies donde están las cubiertas vegetales. 12
  13. 13. Bibliografía:Revista Ecosistemas.Artículo Informativo sobres índice normalizado de vegetación.Sitios Web:http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/573/57318103.pdfhttp://www.revistaecosistemas.net/pdfs/575.pdf 13
  14. 14. Bibliografía:Revista Ecosistemas.Artículo Informativo sobres índice normalizado de vegetación.Sitios Web:http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/573/57318103.pdfhttp://www.revistaecosistemas.net/pdfs/575.pdf 13

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