Qué podemos hacer con QGIS en el campo de la Teledetección

Desde hace muchas décadas, el hombre ha anhelado poder observar desde el espacio la superficie terrestre, aunque esto no ha sido posible hasta, prácticamente, de forma no rudimentaria, inicios del siglo XX. Desde ese momento, el ritmo de innovación tecnológica ha permitido aumentar de forma considerable el conocimiento sobre el entorno que nos rodea.

En este sentido, podemos entender las grandes partidas presupuestarias que, desde muchos gobiernos, se han destinado a la investigación espacial en busca de nuevas técnicas e infraestructuras que permitan seguir avanzando en este conocimiento.

Esa observación remota de la superficie terrestre constituye el marco de estudio de la teledetección.

Qué es la Teledetección

La teledetección espacial permite obtener información sobre objetos o fenómenos del sistema terrestre a partir de imágenes adquiridas a distancia, mediante mediciones de energía electromagnética reflejada o emitida por esos objetos o fenómenos de interés, desde plataformas espaciales. Esta disciplina nos aporta una serie de técnicas para la localización y recogida de datos de objetos y fenómenos a distancia, sin contacto físico con ellos.

Aplicaciones de la Teledetección

Las aplicaciones de la teledetección son múltiples y por tratarse de una tecnología reciente, todavía están en proceso de desarrollo.

Las disciplinas que actualmente más utilizan la información procedente de los satélites en el espacio son: geografía, biología, edafología, geología, agronomía, oceanografía, cartografía y arqueología.

Entre las diversas aplicaciones podemos destacar:

• Análisis de masas nubosas en tiempo real y estimación de precipitaciones.
• Contaminación atmosférica y concentraciones de ozono.
• Control de la acumulación nival y de su fusión.
• Control del movimiento de icebergs en zonas polares y seguimiento del estado de glaciares.
• Cartografía térmica del océano.
• Inventario y seguimiento de aguas superficiales y vertidos de petróleo.
• Control de calidad de masas de agua.
• Geomorfología y formas del terreno, evolución de las líneas de costa.
• Dinámica dunar.
• Cartografía y seguimiento de zonas afectadas por incendios forestales.
• Seguimiento del estado de la vegetación.
• Cartografía de usos del suelo, cartografía geológica y estructural.
• Estadísticas agrarias y control parcelario. Agricultura de precisión.

¿Por qué trabajar con herramientas de QGIS en el campo de la teledetección?

QGIS es el SIG de escritorio líder de Código Abierto y nos proporciona múltiples herramientas para llevar a cabo el análisis, tratamiento y explotación de imágenes de satélite en el campo de la Teledetección.

Cabe recordar que, no sólo el núcleo de QGIS nos proporciona este tipo de herramientas, sino que hay varios proveedores que podemos configurar, a través de las opciones de procesado, para “aprovecharnos” de todo su potencial.

Principales herramientas que QGIS nos proporciona en el campo de la teledetección

Cálculo de estadísticas e histogramas

La operación más elemental que podemos realizar con una imagen es describir su tendencia central y dispersión, es decir, conocer cuál es la tendencia general de la radiancia detectada en cada banda, y qué nivel de homogeneidad existe entre los píxeles que la componen.

Además de estos valores medios, también resulta de gran interés contar con el histograma de frecuencias de cada banda.

A partir de estos cálculos, podemos realizar realces y mejoras visuales a través del contraste de la imagen, crear composiciones de bandas, etc…

Filtrajes

El filtro se aplica en análisis digital para aislar componentes de interés. En el apartado anterior hemos comentado la mejora de contraste en la imagen. El otro componente de la imagen es el contraste espacial, o la diferencia entre el valor digital de un determinado píxel y el de sus vecinos. Mediante técnicas de filtraje se pretende suavizar o reforzar esos contrastes espaciales, de forma que los valores digitales de la imagen se asemejen o diferencien más de los correspondientes a los píxeles que les rodean.

Corrección de imágenes de satélite

En este apartado, englobamos los procesos que tienden a eliminar cualquier anomalía detectada en la imagen, ya sea en su localización o en la radiometría de los píxeles que la componen. Estas operaciones tienden a disponer los datos en la forma más cercana posible a una adquisición idónea, por ejemplo, situándolos sobre su posición geográfica correcta (georreferenciación), o reconstruyendo la radiancia detectada por el sensor a partir de los valores digitales de la imagen.

Hablamos de tres tipos de correcciones: geométricas, radiométricas y atmosféricas.

Clasificación de imágenes de satélite

Para la mayor parte de los usuarios de la teledetección, la clasificación supone la fase culminante del análisis de las imágenes de satélite y, por tanto, hacia ella se orientan buena parte de los realces y correcciones previamente comentados.

Tradicionalmente se han distinguido dos métodos de clasificación: clasificación supervisada y no supervisada, de acuerdo a la forma en que son obtenidas las estadísticas de entrenamiento. La clasificación supervisada parte de un conocimiento previo del terreno, a partir del cual se seleccionan las muestras para cada una de las categorías. La clasificación no supervisada procede a una búsqueda automática de valores homogéneos dentro de la imagen, a interpretación del software empleado.

Detección de cambios

Un aspecto muy importante a destacar de las tareas de teledetección es la capacidad de detectar cambios sobre imágenes en un periodo de tiempo. Esto tiene múltiples aplicaciones que están empezando a dar sus frutos en, por ejemplo, administraciones públicas de catastro, combinado con el empleo de drones. Así, es posible detectar si se ha producido algún tipo de cambio, una nueva construcción o derribo de un edificio sin licencia, cualquier modificación sobre el terreno, etc…

Cálculo de índices de vegetación y monitorización de incendios

Los Índices de Vegetación son combinaciones de las bandas espectrales registradas por los satélites de teledetección, cuya función es realzar la cubierta vegetal en función de su respuesta espectral y atenuar los detalles de otros componentes como el suelo, la iluminación, etc.

Estos índices, en combinación con otras herramientas, sirven de ayuda para, por ejemplo, la monitorización de incendios.

Segmentación de imágenes de satélite

La segmentación, en el campo de la Teledetección, es el proceso llevado a cabo para dividir una imagen digital en varias partes o porciones (grupos de píxeles). El objetivo de la segmentación es simplificar y/o cambiar la representación de una imagen en otra más significativa y más fácil de analizar.

Cambios en los usos del suelo de la cobertura terrestre

QGIS incorpora, a través de varios proveedores, algoritmos que pueden emplearse en el análisis de usos del suelo y sus variaciones, análisis urbano, así como su uso en aplicaciones forestales. Así, podemos analizar los usos del suelo y sus cambios en la cubierta forestal entre diferentes periodos de tiempo y modelar el potencial de transición de los usos del suelo o áreas en riesgo de deforestación.

Simulación de cambios en la cobertura terrestre

Por otro lado, podemos generar un modelo autómata que permite calcular la evolución de variables discretas que interactúen entre ellas en su influencia en la cobertura de usos del suelo, prediciendo hechos futuros en los mismos.

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