Introducción

Los principales objetivos de este espacio son introducir al ciudadano en la ciencia de la teledetección, informarle de la importancia que tiene hoy día esta técnica en administraciones como las Confederaciones Hidrográficas, y dar a conocer los diferentes trabajos que se están llevando a cabo en la Oficina de Planificación Hidrológica de la Confederación Hidrográfica del Guadalquivir.

¿Qué es la teledetección?

La teledetección es la técnica que permite adquirir imágenes de la superficie terrestre desde sensores instalados en plataformas espaciales, sin tener contacto físico con ella. Su ventaja radica en que los diferentes materiales tienen distintos comportamientos frente a la radiación recibida, ya sea ésta de origen natural (radiación solar) o artificial (radar). Asimismo, un material puede tener distintos comportamientos, según su estado. De particular interés en este sentido son las variaciones en el comportamiento de la vegetación en función de su contenido en agua, lo que se verá con cierto detalle en el apartado “índices de vegetación”.

Distintos tipos de resolución. Sensores más utilizados

Se denomina resolución de un sistema a la capacidad del mismo para discriminar información de detalle en un objeto detectado. Para ello, en el caso de los sensores remotos a bordo de satélites, hay que tener en cuenta diferentes variables que van a condicionar distintas resoluciones, como pueden ser la variable espacial, espectral y temporal.

Cada una de ellas adquiere diferente importancia dependiendo del objetivo perseguido. Por ello antes de comenzar un trabajo de teledetección hay que determinar la precisión necesaria de cada tipo de resolución. Y es que existe un cierto antagonismo entre algunos tipos de resolución. Por ejemplo, para lograr mayor resolución temporal, se necesita una órbita más alta, lo cual va en detrimento de la resolución espacial.

Para los trabajos que nos ocupan, relativos al análisis de la vegetación a lo largo del tiempo en la cuenca del Guadalquivir, es importante tener en cuenta:

• La resolución espectral: Cuanto mayor sea la capacidad del sensor para reproducir la respuesta espectral del objeto observado, mayor será la posibilidad de discriminar unas coberturas de otras. En los análisis realizados en la CHG, tanto MODIS como los sensores TM y ETM+ disponen de bandas suficientes para llevar a cabo estudios de este tipo.
   
• La resolución temporal: Para un seguimiento continuo es conveniente disponer de una cobertura temporal de imágenes de al menos dos imágenes mensuales, para ello son adecuados tanto los sensores de alta resolución (1-2 días) como los de media (10-20 días).
   
• La resolución espacial: este tipo de resolución adquiere mayor o menor importancia dependiendo de la escala de trabajo. En la CHG se están llevando a cabo trabajos a gran escala, llegando a monitorizar a nivel de parcela, además de trabajos regionales a menor escala. Para ello se está combinando una media resolución espacial de los sensores del satélite LANDSAT con la adecuada resolución temporal que ofrecen los sensores MODIS.
   

Hoy día existe una amplia variedad de sensores, diferenciados principalmente por sus características, resoluciones y finalidad. A continuación se detallan las resoluciones de los principales sensores utilizados. En apartados posteriores de este espacio se describen con más detalle las características de los sensores: MODIS, TM, LISS-IV, LISS-III y AWiFS, que son utilizados por la CHG.

En la siguiente tabla se presentan ordenados de menor a mayor resolución espacial, teniendo en cuenta la siguiente clasificación:

• Baja: Tamaño de píxel superior a 100 metros
• Media: Tamaño de píxel entre 15 y 100 metros
• Alta: Tamaño de píxel inferior a 15 metros

Índices de vegetación

El uso de Índices de Vegetación (IVs) fue la primera herramienta eficaz para la determinación de las propiedades de las cubiertas vegetales, puesto que son capaces de aumentar la señal de la vegetación mientras que minimizan la influencia de factores distorsionantes, como el suelo, la irradiancia solar, el ángulo de elevación del sol y la propia atmósfera.

 La vegetación sana presenta contraste radiométrico entre las bandas del rojo e infrarrojo cercano del espectro, por lo que los IV se basan principalmente en combinaciones aritméticas entre estas bandas. Así se definen a continuación tres de los índices más utilizados:

Índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI)

Entre los más difundidos se encuentra el "Índice de Vegetación de Diferencia Normalizado (NDVI)", que se define como el cociente entre la resta y la suma de las bandas del rojo e infrarrojo cercano.

Donde,
R: Reflectividad en la banda del Rojo.
IRp: Reflectividad en la banda del Infrarrojo Cercano

Una de las mayores ventajas de este índice es su fácil interpretación, ya que está acotado entre ±1, con un umbral crítico para las cubiertas vegetales en torno a 0.1.

Los trabajos de la CHG con imágenes del sensor MODIS comenzaron con la recopilación de imágenes quincenales de NDVI, y actualmente se dispone de una serie temporal desde febrero de 2000 hasta la actualidad, a la que se van añadiendo las nuevas imágenes. Éstas son procesadas cada quince días y en ellas se observa la vegetación de una forma más nítida debido a la ausencia de distorsiones atmosféricas como las nubes.

A continuación se muestra una imágen quincenal de NDVI de la cuenca del Guadalquivir:

Índice de vegetación ajustada al suelo (SAVI)

Fue desarrollado por Huete en 1988. Se trata de un índice muy adecuado para trabajos en zonas semiáridas, donde la contribución del suelo es muy importante. Así cuando se realice un estudio sobre una zona de estas características, este índice resultará más consistente que el NDVI, gracias a esa mayor distinción entre el suelo y la vegetación.

Donde,
R: Reflectividad en la banda del Rojo.
IRp: Reflectividad en la banda del Infrarrojo Cercano
L: Factor de corrección cuyo valor puede oscilar entre 1 y 0, aunque suele emplearse el valor 0,5.

A continuación se muestra una imágen SAVI correspondiente a una escena LANDSAT de la cuenca del Guadalquivir:

Índice de vegetación mejorado (EVI)

Este índice obtiene la respuesta de las variaciones estructurales del dosel vegetal incluyendo el índice de área foliar LAI (Leaf Area Index), tipo y arquitectura del dosel y fisonomía de la planta. Fue desarrollado para optimizar la señal de la vegetación con sensibilidad mejorada para altas densidades de biomasa, lográndose esto al separar la señal proveniente de la vegetación y la influencia atmosférica.

Donde,
A, R, IRp: Reflectividad en la banda del Azul, Rojo, e Infrarrojo Cercano.
C₁ = 6.0, Coeficiente de resistencia atmosférica
C₂ = 7.5, Coeficiente de resistencia atmosférica
G = 2.5, Factor de ganancia
L = 1, Factor de corrección

A continuación se muestra una imágen quincenal de EVI de la cuenca del Guadalquivir: