Utilizar las imágenes Landsat (gratuitas) en tu SIG

Cuando pensamos en datos accesibles para integrarlos en nuestro SIG, rara vez pensamos en datos satelitales. Y sin embargo, es posible, y especialmente muy fácil, obtenerlos con unos pocos clics.

Veamos un ejemplo. Las siguientes imágenes muestran el estado de la vegetación de las islas del Golfo del Morbihan, a la izquierda en julio del 2014, a la derecha en marzo del 2015. Si se lo desea, hay imágenes cada 15 días, la última con no más de una semana de edad.

ndvi juillet morbihan

ndvi mars morbihan

Encontrarlas, recuperarlas y procesarlas no toma más de 5 minutos. Entonces, ¿por qué privarte?

Entre las posibles aplicaciones de imágenes satélitales, veremos el uso del índice de diferencia de vegetación estandarizada (NDVI)

El índice de diferencia de vegetación normalizada, también llamado NDVI está construidoa partir de la la bandas del rojo (R) e infrarrojo cercano (NIR).
El índice de vegetación normalizada resalta la diferencia entre la banda visible de rojo y el infrarrojo cercano.
NDVI = (NIR-R) / (R + NIR)

Este índice es sensible al vigor y a la cantidad de vegetación.
Los valores de NDVI varían entre -1 y 1. Los valores negativos corresponden a superficies que no existe cobertura vegetal, tales como nieve, agua o nubes, donde la reflectancia en el rojo es más alta que el infrarrojo cercano. Para suelos descubiertos, dado que las reflectancias son aproximadamente del mismo orden de magnitud en rojo e infrarrojo cercano, el NDVI tiene valores cercanos a 0.
Las formaciones vegetales tienen valores positivos de NDVI, generalmente entre 0.1 y 0.7. Los valores más altos corresponden a la cobertura más densa.
Cuando se estudia  una serie temporal de imágenes de la misma área, se puede deducir el estado de tensión de la vegetación por los cambios relativos en el índice: en invierno o durante las sequías los valores serán más bajos que en verano o en tiempos de mucha agua

¿Cómo se puede calcular?

Como se expresa en la fórmula de cálculo, es necesario tener una imagen con un canal rojo y un canal infrarrojo. En fotos aéreas, solo el canal rojo está presente.No podemos calcular el NDVI con una foto aérea convencional.

Se necesita una imagen satélital (o aérea) con más de tres canales (bandas). Este es el caso de las imágenes Landsat 7 u 8, que tienen la ventaja de estar disponibles de forma gratuita por el USGS.

Una vez descargadas, las imágenes vienen en forma de varios archivos tiff, uno por banda. Las imágenes Landsat 7 tienen 8 canales o bandas, las imágenes Landsat 8 tienen 11 canales.

bandes des satellites landsat 7 et 8

Si combina las tres primeras bandas de Landsat 7, obtendrá una imagen óptica clásica (RGB). Para calcular el NDVI es necesario asociar también la banda del infrarrojo cercano. Luego trabajarás con imágenes que tendrán 4 bandas, con una pantalla de computadora que solo puede manejar tres (generalmente RGB).

Dependiendo del software, tendrás diferentes formas de calcular el NDVI. A continuación, una vez calculado, hay que aplicar una rampa de color que te permita ver la vegetación y el estrés de la misma.

Veremos, en orden:

  • cómo descargar imágenes de Landsat
  • cómo calcular el NDVI (con arcgis y arcgis pro, con QGis)
  • cómo aplicar una simbología adecuada

Cómo descargar imágenes de Landsat

El servidor de imágenes de exploración de la Tierra del USGS se encuentra en el enlace siguiente: http://earthexplorer.usgs.gov/

Puedes consultar el catálogo, pero si deseas descargar imágenes deberás iniciar una sesión. Comienza por registrarte en el sitio haciendo clic en “Registrarse”. Es gratis, fácil y lleva dos minutos . No tendrá anuncios o mensajes de vuelta.

Ahora vamos al catálogo.

Primer paso: hacer un zoom sobre el área de interés en la ventana del mapa.
earth explorerr usgs
Para ingresar el marco geográfico como un cuadro de búsqueda, haz clic en el bloque “Coodinates” a la izquierda de “Use map”

Segundo paso: definir el período deseado.

En el bloque “Rango de datos”, establece una fecha de inicio y una fecha de finalización para la búsqueda.

Una vez que estos dos parámetros estén configurados, haz clic en “DATA SETS”

La ventana de la izquierda lista todas las fuentes de datos de satélite disponibles en Earth Explorer. En nuestro caso, hacemos clic en Landsat Archive-> L8 OLI / TIRS y L7 ETM + SLC off.

Las diferentes denominaciones corresponden a los períodos en los que los sensores de satélite han operado o no. No tienes que conocer todos estos detalles, porque cuando el servidor detecta una coincidencia entre el tipo de imagen solicitada y el período deseado, muestra una ventana con texto explicativo y una advertencia de los problemas posibles.

Lo que necesitas saber es que para Landsat 7 tendrás, desde 2003, en los lados de las imágenes, bandas negras debido a un problema del satélite. Si tu área está en la banda central de la imagen, no te preocupes. Si no, es mejor probar Landsat 8.

Una vez que hayas marcado las casillas de la derecha, haz clic en “Results”

résultats de la recherche dans earth explorer

En la parte superior del bloque “Data Set” tienes una ventana desplegable con los diferentes tipos de imágenes seleccionadas previamente. Las miniaturas mostradas solo corresponden al satélite que se muestra en esta ventana. Para ver las otras imágenes encontradas, debes seleccionar otro “Data Set” en la ventana desplegable.

Al hacer clic en una miniatura, puedes abrir una ventana de vista previa que te permitirá ver la correspondencia con tu área de trabajo, así como la cobertura de las nubes.

previsualisation des images disponibles dans earth explorer

Si deseas descargar una imagen, haz clic en el botón “Download options” en la barra de botones de la imagen deseada.

download button earth explorer

Si no has iniciado sesión, la ventana te ofrece conectarte. Cuando estás conectado, aparece la ventana de selección de tipo de producto.

choix du type de produit landsat

Selecciona “Level 1 Product” para descargar todas las bandas de la imagen.

Una vez que se haya descargado el archivo comprimido, descomprímelo en un directorio. Obtendrás una imagen tif por banda satelital.
fichiers des bandes de l'image landsat 7

¡Listo! Tienes la imagen de satélite en tu PC. Ahora será necesario explotarla para poder mostrar el famoso NDVI de tu zona de interés.

Dependiendo del software que estés utilizando, no son exactamente las mismas operaciones. Veremos en el próximo artículo cómo hacer este trabajo con ArcGis (ArcMap o ArcGis Pro) y en el siguiente cómo hacerlo con QGis.

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