sentinel 1 para la detección y mapeo de cambios por deforestación
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Sistema de Monitoreo de Bosques y Carbono para Colombia
Sentinel 1 para la detección y mapeo de cambios por deforestación
Presentado por: Cesar Augusto Valbuena Calderón
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Contenido1.Introducción
2.Área de estudio
3. Imágenes Sentinel 1
4. Pre-procesamiento
5. Procesamiento
6. Metodología
6.1. Comparación a nivel de pixel
6.2 Cambio Multitemporal (Stack)
6.3 Componentes principales
7. Resultado
7.1 Comparación
8. Conclusiones y recomendaciones
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1. Introducción• Misión Sentinel 1
• Especificaciones imágenes
• Alertas tempranas
https://sentinel.esa.int/web/sentinel/missions/sentinel-1
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Radar longitud de onda y penetración
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(Bosque en color rojo en la imagen SAR ).
Sentinel 1 (SAR) banda C
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Cuantificación Nacional de
Deforestación
- Superficie de Bosque
- Superficie de Cambio en el Bosque
-Tasa de deforestación
Monitoreo de Carbono
- Stocks carbono
- Emisiones GEI
Alertas Tempranas
Identificación áreas críticas
Desde 2013 Anual
Semestral
2014
Desde 2016 Trimestral
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IDEAM realiza Monitoreo de la superficie de Bosque natural basado en el uso eficiente de Imágenes de Satélite.
Costo – eficiente Semi-Automatizado
Ahorro de tiempo950 IMÁGENES LANDSAT 2014.
COMPUESTO TEMPORAL 2014
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DETECCIÓN DE CAMBIOS DEFORESTACIÓN (PÉRDIDA DE BOSQUE, INDICADO EN COLOR ROJO).
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Detección semestral de cambios
en la cobertura de bosque, que
se agregan en núcleos activos
de deforestación a nivel
nacional.
Imágenes satelitales se
procesan con algoritmos
automatizados para detectar
cambios en el bosque.
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Núcleo 5: Norte occidente de Guaviare.(Marginal de la Selva).
Mapas Alertas
Tempranas por Deforestación
Cortesía: FCDS/US-DOI, 2015
Cortesía: FCDS/US-DOI, 2015
Cortesía: FCDS/US-DOI, 2015
Cortesía: FCDS/US-DOI, 2015
Cortesía: FCDS/US-DOI, 2015
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CONCENTRACIÓN DE PUNTOS DE
DEFORESTACIÓN, SEMESTRE I - 2015
0
5000
10000
15000
20000
25000
1990-2000 2000-2005 2005-2010 2010-2012 2012-2013
Deforestación anualizada (ha)
La deforestación para el periodo2013 – 2014 fue de 6892 ha.
IDEAM
Corporación CDA
DTAM
TRABAJO CONJUNTO CON AUTORIDADES AMBIENTALES REGIONALESMonitoreo Deforestación.
Control y vigilancia Autoridad ambiental
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Imágenes sobrevuelo
Enero 2016 (Cortesía
FCDS/US-DOI)
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2. Área de estudio
Corazón Amazonia
Mapa alertas tempranas por deforestación – Corazón Amazonia. Elaborado a partir de imágenes ópticas
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3. Imágenes Sentinel 1
Reporte preliminar:
Sentinel 1 (SAR) Diciembre 2015 a Marzo 2016.
Doble polarización VV y VH
Scansar vs Sentinel
satelite sensor id_imagen fecharesolucion
espacial tipo producto polarizacion almacenamiento fuente region proyecto pais
Sentinel-1 SAR-C S1A_IW_GRDH_1SSV_20141010T104311_20141010T104336_002766_0031C4_2E68 10/10/2014 10 GRDH vv
G:\gis_nasca\science\k&c\phase4_20
14-2018\inputs\jaxa\fy1 https://scihub.esa.int/dhus/ Caqueta Forest Monitoring Colombia
Sentinel-1 SAR-C S1A_IW_GRDH_1SSV_20141127T104310_20141127T104335_003466_0040FA_CA87 27/11/2014 10 GRDH vv
G:\gis_nasca\science\k&c\phase4_20
14-2018\inputs\jaxa\fy5 https://scihub.esa.int/dhus/ Caqueta Forest Monitoring Colombia
Sentinel-1 SAR-C S1A_IW_GRDH_1SDV_20141202T231258_20141202T231323_003547_0042D5_8413 02/12/2014 10 GRDH vv + vh
G:\gis_nasca\science\k&c\phase4_20
14-2018\inputs\jaxa\fy3 https://scihub.esa.int/dhus/ Caqueta Forest Monitoring Colombia
Sentinel-1 SAR-C S1A_IW_GRDH_1SSV_20141226T231249_20141226T231314_003897_004ACD_EA7E 26/12/2014 10 GRDH vv
G:\gis_nasca\science\k&c\phase4_20
14-2018\inputs\jaxa\fy7 https://scihub.esa.int/dhus/ Caqueta Forest Monitoring Colombia
Sentinel-1 SAR-C S1A_IW_RAW__0SSV_20141226T231245_20141226T231318_003897_004ACD_6902 26/12/2014 10 RAW vv
G:\gis_nasca\science\k&c\phase4_20
14-2018\inputs\jaxa\fy8 https://scihub.esa.int/dhus/ Caqueta Forest Monitoring Colombia
Sentinel-2 SAR-C S1A_IW_GRDH_1SSV_20150114T104309_20150114T104334_004166_0050DB_879A 14/01/2015 10 GRDH vv
G:\gis_nasca\science\k&c\phase4_20
14-2018\inputs\jaxa\fy9 https://scihub.esa.int/dhus/ Caqueta Forest Monitoring Colombia
Sentinel-1 SAR-C S1A_IW_RAW__0SSV_20150119T231244_20150119T231317_004247_0052AD_9F7C 19/01/2015 10 RAW vv
G:\gis_nasca\science\k&c\phase4_20
14-2018\inputs\jaxa\fy9 https://scihub.esa.int/dhus/ Caqueta Forest Monitoring Colombia
Sentinel-1 SAR-C S1A_IW_GRDH_1SSV_20150119T231248_20150119T231313_004247_0052AD_FA0C 19/01/2015 10 GRDH vv
G:\gis_nasca\science\k&c\phase4_20
14-2018\inputs\jaxa\fy11 https://scihub.esa.int/dhus/ Caqueta Forest Monitoring Colombia
Descarga: https://scihub.copernicus.eu/
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Evaluación preliminar imágenes
Fecha 2= MarzoFecha 1= Diciembre
Estable
?
Análisis comparativo imágenes de época seca-humedad
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4. Pre-procesamiento
Cadena de pre-procesamiento Sentinel 1. Desde Single look Complex (SLC) a nivel Ground range detect (GRD).
Sofware: http://step.esa.int/main/download/
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Algunas etapas de pre-procesamiento son:
Ventanas para calibración radiométrica y multilook imagen Sentinel 1.
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Corrección terreno
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Filtros
Desventajas:
- Pérdida de información radiométrica
- Pérdida de bordes (Ej. Mean low pass filters)
Ventajas:
- Mejora la discriminación de los objetos
- Mejora los resultados de segmentaciónautomatizada.
- Mejora la textura de la imagen
Gamma-MAP
Áreas con vegetación natural producen speckle condistribución Gamma.
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5. Procesamiento
• Polarización• Orientación (ascendente-descendente)
• Angulo de incidencia• Condiciones climáticas
Comparación a nivel de imágenes
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6. Metodología6.1. Comparación a nivel de pixel
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6.2 Cambio Multitemporal (Stack)
Composición de color (R= sentinel-1 diciembre , G= sentinel-1 enero , B= sentinel-1 marzo)
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6.3 Componentes principales
- Compilado bandas (layer Stack)
- Generación componentes
- Identificación umbrales de cambios por deforestación
- Extracción rangos (modelo)
Modelo extracción de cambio .
Modelo componentes principales - Correlación
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Mosaico
Cambios (rojo) con imagen óptica (izquierda) vs radar (derecha)
Polígonos cambio
Eliminar polígonos pequeños (opcional)
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7. Resultado
Bosque (verde)
No bosque (blanco)
Polígonos de cambio (rojo).
Corazón Amazonia
Mapa de cambio
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7.1 ComparaciónImagen componente cambio raster Sentinel 1 (radar ) corresponde letra a) cambios color oscuro.
Mapa cambio Landat / Sentinel 2 (óptica) corresponde letra b) cambios color rojo.
Caso 1:
a) b)
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Caso 2:
a) b)
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Caso 3:
a) b)
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Caso 4:
a) b)
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8. Conclusiones y recomendaciones- Se identificaron cambios en el área de Corazón de la Amazonia para la época en estudio por posible deforestación .
- Se encontraron similitudes en polígonos de cambio entre el mapa obtenido con Sentinel 1(Radar) y el mapa de cambio generado con información
de Landsat / Sentinel 2 (óptico) para el mismo periodo de tiempo en comparación.
Los mejores resultados obtenidos pueden corresponder a:
• Uso de adecuados parámetros de pre-procesamiento y metodologías.
Se recomienda:
• Uso de imágenes Sentinel 1 con multipolarizacion (VV) y (VH) para la generación de mapas de bosque y detección de cambios por deforestación.
• Análisis multitemporal de imágenes en base a estadísticas y texturas.
• Utilizar para detección de cambios componentes principales.
• Aplicar adecuados filtros a las imágenes para disminuir speckle (ruido).
• Realizar fusión de imagenes radar y óptica (Sentinel 1 y 2)
• Implementar el uso automatizado de imágenes (SAR) Sentinel-1 como apoyo a la generación de alertas tempranas por deforestación.
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GRACIAS POR SU ATENCIÓNMayor información
Sugerencias o inquietudes:Contacto:
MSc. Cesar Augusto Valbuena CalderónMail: [email protected]