Imagen satelite Sentonel 2

Boscalia technologies S.L. participa en el Centro de incubación de la ESA en la Comunidad de Madrid gracias al proyecto SATree.

OBJETIVO

Nuestro objetivo es crear un modelo predictivo basado en el análisis multivariante y la teledetección satelital para determinar las especies de árboles, su densidad y distribución en áreas boscosas utilizando las imágenes hiperespectrales VIS-NIR de los satélites Sentinel-2 de la ESA.

Este proyecto permitirá a los gestores forestales tomar decisiones de manejo de manera rápida y precisa sin precedentes para la gestión sostenible de los bosques, la conservación de la biodoversidad o el desarrollo de programas de investigación.

El innovador modelo predictivo se desarrollará basándose en una base de datos de referencia de espectros VIS-NIR de la misma especie obtenida en la superficie terrestre utilizando un nuevo espectrofotómetro VIS-NIR diseñado y desarrollado por Boscalia Technologies S.L.

PROBLEMAS A RESOLVER

La gestión y conservación de los bosques es una tarea compleja que requiere un conocimiento profundo de las especies forestales locales o regionales y su distribución. La heterogeneidad de la especies, los costosos recursos para el trabajo de campo y los problemas para inspeccionar áreas remotas o inaccesibles, son las principales dificultades para desarrollar una gestión forestal adecuada, y para ello hemos desarrollado la solución SATree.

Algunas de las actividades más comunes en la gestión forestal son: explotación de madera o biomasa, conservación de la biodiversidad, efectos del cambio climático, influencia humana en los ecosistemas, tala ilegal, deforestación, incendios y peligros naturales, control de especies amenazadas e invasoras, o el desarrollo e implementación de planes de ordenación forestal.

SOLUCIÓN

La espectrometría de infrarrojo cercano (NIR, por sus siglas en inglés) puede distinguir entre especies botánicas usando espectros de madera y hojas.

Nuestra empresa está desarrollando modelos predictivos basados en un algoritmo creado por la comparación de una serie de espectros VIS-NIR obtenidos in situ (de una muestra representativa de la población de árboles) y los espectros de las imágenes de satélite hiperespectrales obtenidas por los satélites Sentinel-2.

Como resultado de la implementación del algoritmo en un software de Sistema de Información geográfica (GIS), cada píxel de la imagen obtenida mediante teledetección satelital conteniendo los valores de intensidad correspondientes a cada banda espectral se asignará a una especie particular o a una combinación de ellas. El conjunto de píxeles ya interpretados conformará un mapa de especies arboreas que se exportará como una nueva capa para el usuario.

DESARROLLO TECNOLÓGICO

El modelo predictivo se basará en cuatro pilares tecnológicos: espectrofotómetros VIS-NIR, imágenes satelitales, quimiometría de espectros VIS-NIR y SIG:

– Espectrofotómetro VIS-NIR: nuestra empresa desarrollará un espectrofotómetro de reflectancia portátil con un detector que cubra todas las bandas de longitud de onda integradas en la cámara hiperespectral Sentinel-2. Los componentes internos serán un módulo con un sistema Czerny-turner con rango de longitudes de onda de 360-1.100 nm y dos módulos F-TIR de 1.350-1.650 y 1.750-2.150 nm.

Expectrofotometría NIR y Teledetección satelital

Esquema básico de espectrofotómetro y Proceso de análisis de información NIS-VIS

– Imágenes satelitales: Sentinel-2 cuenta con un generador de imágenes multiespectral (MSI). Este conjunto de valores de espectros obtenidos mediante teledetección satelital debe ser único y distinguible para cada especie de árbol.

Teledetección satelital

Imagen Satelital Sentinel 2 (1)

– Análisis multivariante: es un conjunto de tratamientos estadísticos que analiza simultaneamente varias características o variables de un elemento (píxel) y obtiene un resultado único, que es el valor que se busca. Este análisis se realizará utilizando un algoritmo obtenido a partir de una base de datos de referencia y clasificará los valores de cada pixel asignándole una especie o conjunto de especies arbóreas.

Quimiometría NIR

Gráficas de imagen espectral según especies forestales (2)

– Sistema de información geográfica: el GIS combinará e interpolará diferentes capas de información georreferenciada para generar el mapa de arbolado. Este mapa se utilizará como una herramienta para que los gestores forestales visualicen la distribución de las especies y sus cambios a lo largo del tiempo, y también para obtener datos cuantitativos (superficie, distancia, grado de cambio).

GIS mediante teledetección satelital

Análisis GIS de especies forestales (3)

(1) http://geocento.com/satellite-imagery-gallery/sentinel-2/

(2)First Experience with Sentinel-2 Data for Crop and Tree Species Classifications in Central Europe; Markus Immitzer , Francesco Vuolo and Clement Atzberger

(3)IDENTIFICATION AND MAPPING OF TREE SPECIES IN URBAN AREAS USING WORLDVIEW-2 IMAGERY; Y. T. Mustafa a , H. N. Habeeb b , A. Stein c , F. Y. Sulaiman b