Actualización del SIG citrícola de la Comunidad Valenciana mediante métodos automáticos supervisados (Semi-supervised scheme to update the citric GIS of the Comunidad Valenciana region)

E. Izquierdo

Description

RESUMEN
La actualización de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) es una necesidad por parte de las administraciones públicas para poder desarrollar políticas de reestructuración de cultivos, gestión eficaz de ayudas o control de superficies y producción de cultivos. Los problemas de la actualización de los SIG son el coste económico y de tiempo que requieren, ya que tradicionalmente se han realizado con técnicas de fotointerpretación y visitas al campo.
En el presente trabajo se ha desarrollado la actualización del SIG citrícola de la Comunidad Valenciana (España) mediante técnicas automáticas a partir de ortoimágenes aéreas de alta resolución con el fin de reducir la intervención humana y optimizar los recursos. La metodología propuesta realiza un análisis orientado a objetos que define los recintos catastrales como entidades individuales, extrayéndose las características principales de cada parcela y clasificándola posteriormente combinando árboles de decisión, máquinas de vectores soporte y redes neuronales artificiales. Por medio de la clasificación automática se ha podido clasificar el 87% de las parcelas procesadas de la comunidad con un acierto superior al 92% en las tres provincias.
ABSTRACT
Updating Geographic Information Systems (GIS) databases is a requirement for public administrations in order to develop crop restructuring policies, funding systems, or crop management.
The main difficulties to update the GIS are the economic and time cost involved, since the update has traditionally relied on human-based photointerpretation and visiting crop fields. This paper presents the strategy that has been developed in order to update
the citric SIG of the Comunidad Valenciana (Spain) introducing automatic methods in order to reduce the photointerpretation and field tasks. The proposed methodology carries out an object-oriented analysis that defines the cadastral precinct as the main working entity, the main features are extracted from each precinct and they are then classified with decision trees, support vector machines and multilayer perceptrons. Using automatic classification schemes, an 87% of processed parcels have been labelled with classification accuracy higher than 92% in all three provinces.

Sujets

• Clasificación
• Arboles de decision
• Red neuronal
• Geographic information system
• Classification
• Decision tree
• Support vector machine

Informations

• Publié par: erevistas
• Publié le: 01 janvier 2008
• Nombre de lectures: 76
• Langue: Español

Extrait

Revista de Teledetección. ISSN: 1988-8740. 2008. 30: 23-32
Actualización del SIG citrícola de la Comunidad
Valenciana mediante métodos automáticos su-
pervisados
Semi-supervised scheme to update the citric
GIS of the Comunidad Valenciana region
1 1 1 1 2 1 1E. Izquierdo , J. Amorós , L. Gómez , J. Muñoz ,J. Z. Rodríguez , G. Camps y J. Calpe
[e-mail]
1Dept. Ingeniería Electrónica, IPL, Universidad de Valencia, Valencia, España
2Instituto Cartográfico Valenciano, Valencia, España
Recibido el 20 de Mayo de 2008 , aceptado el 30 de Mayo de 2008
ABSTRACTRESUMEN
Updating Geographic Information Systems (GIS)La actualización de los Sistemas de Información
databases is a requirement for public administra-Geográfica (SIG) es una necesidad por parte de las
tions in order to develop crop restructuring policies,administraciones públicas para poder desarrollar
funding systems, or crop management.políticas de reestructuración de cultivos, gestión
The main difficulties to update the GIS are the eco-eficaz de ayudas o control de superficies y produc-
nomic and time cost involved, since the update hasción de cultivos. Los problemas de la actualización
traditionally relied on human-based photointerpre-de los SIG son el coste económico y de tiempo que
tation and visiting crop fields. This paper presentsrequieren, ya que tradicionalmente se han realizado
the strategy that has been developed in order to up-con técnicas de fotointerpretación y visitas al
date the citric SIG of the Comunidad Valencianacampo.
(Spain) introducing automatic methods in order toEn el presente trabajo se ha desarrollado la actua-
reduce the photointerpretation and field tasks. Thelización del SIG citrícola de la Comunidad Valen-
proposed methodology carries out an object-orien-ciana (España) mediante técnicas automáticas a
ted analysis that defines the cadastral precinct as thepartir de ortoimágenes aéreas de alta resolución
main working entity, the main features are extractedcon el fin de reducir la intervención humana y op-
from each precinct and they are then classified withtimizar los recursos. La metodología propuesta re-
decision trees, support vector machines and multi-aliza un análisis orientado a objetos que define los
layer perceptrons. Using automatic classificationrecintos catastrales como entidades individuales,
schemes, an 87% of processed parcels have beenextrayéndose las características principales de cada
labelled with classification accuracy higher thanparcela y clasificándola posteriormente combi-
92% in all three provinces.nando árboles de decisión, máquinas de vectores
soporte y redes neuronales artificiales. Por medio
de la clasificación automática se ha podido clasifi-
car el 87% de las parcelas procesadas de la Comu-
nidad con un acierto superior al 92% en las tres
provincias.
KEYWORDS: Geographic Information SystemPALABRAS CLAVE: Sistema de Información
(GIS), tree detection, feature extraction/selection,Geográfica (SIG), detección de árboles,
classification, decision tree, support vector ma-extracción/selección de características, clasifica-
chine, neural networks.ción, Árboles de decisión, Máquinas de Vectores
Soporte, Redes Neuronales
Revista de Teledetección. ISSN: 1988-8740. 2008. 30: 23-32 23E. Izquierdo, J. Amorós, L. Gómez, J. Muñoz ,J. Z. Rodríguez , G. Camps y J. Calpe
son la reducción de tiempo y de coste empleado queINTRODUCCIÓN
proporciona el uso de técnicas automáticas en la ge-
neración o actualización de los SIG.Los Sistemas de Información Geográfica (SIG)
El objetivo de este trabajo es la actualización delconsisten en una base de datos (DeMers, 1999)
SIG citrícola de la Comunidad Valenciana (CV) adonde figura la información geográfica que me-
escala 1:10000, mediante un sistema de clasificacióndiante un identificador común los asocia a imágenes
automático de cada parcela catastral. Las adminis-aéreas o mapas digitales. Están diseñados para ana-
traciones territoriales exigen una alta fiabilidad enlizar la información que contienen de forma que se
la clasificación parcelaria al ser éste un factor críticopueda realizar acciones de planificación y gestión.
en el desarrollo de políticas de reestructuración deSe pueden encontrar diversos tipos de SIG, en fun-
cultivos, la gestión eficaz de ayudas o el control deción del tipo de cultivo del que se quiera obtener in-
superficies y producción de cultivos. La aproxima-formación, de los que cabe destacar: SIG citrícola,
ción utilizada combina las técnicas de procesado di-SIG vinícola, SIG oleícola (Peedell et al., 1998),
gital de imagen y de aprendizaje basado en muestrasSIGA (Sistema de Información Agraria) o SIGPAC
(machine learning) con técnicas de fotointerpreta-(Sistema de Información Geográfica de Parcelas
ción para asegurar la fiabilidad requerida mientrasAgrícolas), entre otros. En el caso del SIG citrícola,
se reduce el número de parcelas fotointerpretadas enlos atributos de tipo agrario que contiene incluyen
función de los recursos humanos disponibles y unla clasificación parcelaria indicando si el tipo de cul-
grado de error asumible. En una primera etapa lastivo es cítrico o no, aunque también puede incluir
parcelas se clasifican asignándoles un grado de fia-información adicional de las parcelas pertenecientes
bilidad y aquellas que no lo superan son etiquetadasa un territorio como la cota, superficie, etc.
para revisar. En la segunda etapa, el Instituto Carto-Debido al impacto económico que tiene el cultivo
gráfico Valenciano (ICV) realiza la fotointerpreta-de cítricos en la Comunidad Valenciana (España), el
ción de las parcelas a revisar.gobierno regional determinó la necesidad de elabo-
La primera sección describe el área de estudio y elrar el SIG citrícola de esta comunidad con objeto de
material utilizado en este trabajo. La siguiente sec-poder desarrollar acciones administrativas como: la
ción detalla la metodología empleada, donde se in-gestión eficaz de ayudas, control de la superficie del
cluye la descripción de las tipologías de parcela máscultivo de los cítricos, actualización del catastro, di-
comunes; las técnicas y selección de característicasseño de políticas de reestructuración de cultivos, etc.
empleadas; y en último lugar, la metodología de cla-El mantenimiento del SIG citrícola requiere una ac-
sificación de las parcelas citrícolas. En la tercera sec-tualización continua para poder ofrecer un conoci-
ción se detallan los resultados obtenidos en lamiento de la realidad de este sector a los agentes
actualización del SIG de la CV, finalizando con laseconómicos. El principal problema de la actualiza-
conclusiones.ción del SIG citrícola radica en la recopilación de
datos, debido a que las parcelas citrícolas cambian
MATERIALconstantemente ya sea porque se abandonan los
campos, se cambia el tipo de cultivo o la zona se ur-
Área de estudiobaniza. Por tanto, se necesita recopilar una gran can-
tidad de información cada poco tiempo.
Tradicionalmente, la generación o actualización de El área de estudio es la Comunidad Valenciana, co-
los SIG se realizaba mediante fotointerpretación, y munidad autónoma situada al este de la Península
realizando visitas al campo cuando era necesario, Ibérica (España), contiene 542 municipios divididos
haciendo que el proceso fuese muy lento y requiriese en tres provincias Castellón, Alicante y Valencia. En
gran cantidad de recursos. Actualmente, debido al 2006, la CV tenía 598.905 ha de cultivo, datos obte-
desarrollo de la tecnología y el aumento de informa- nidos del documento Informe del Sector Agrario Va-
ción y resolución de los sensores, las técnicas auto- lenciano del año 2006 realizado por Conselleria
máticas de análisis de imágenes aéreas o de satélite d’Agricultura, Pesca i Alimentació de la Generalitat
comienzan a emplearse en la extracción de informa- Valenciana, de las cuales el 31% estaban destinadas
ción geográfica como la determinación de cultivos o al cultivo de cítrico repartidas en las tres provincias,
los cambios producidos respecto a la base de datos aunque más de la mitad de las hectáreas se encontra-
anterior. Otros factores importantes para su empleo ban en la provincia de Valencia (Tabla 1).
24 Revista de Teledetección. ISSN: 1988-8740. 2008. 30: 23-32Actualización del SIG citrícola de la Comunidad Valenciana mediante métodos automáticos supervisados
Tabla 1. Hectáreas dedicadas a los principales cultivos de las provincias de la Comunidad Valenciana entre 1993 y 2005.
les a nivel parcelario, de las que posteriormente seDatos utilizados
realizó una selección para entrenar los clas