Método simple para la identificación de zonas homogéneas de NDVI y temperatura de superficie en la Península Ibérica (A simple method to identify homogeneous areas of NDVI and land surface temperature over theIberian Peninsula)

C. Mattar

Description

RESUMEN
En este trabajo se presenta una metodología simple para la determinación de zonas homogéneas de vegetación y temperatura de la superficie, utilizando para ello los productos de temperatura de la superficie (LST) y NDVI desarrollados a partir del sensor MODIS. El procedimiento se llevó a cabo para el año 2005 analizando la Península Ibérica y el archipiélago Balear. El método propuesto consta de eliminación de nubes, análisis de cluster, filtros espaciales de paso bajo y un filtro temporal iterativo de Lanczos. Esta metodología logra distinguir, para el año analizado, más de veinte clases, mostrando una aplicación fenológica para cuatro de ellas. Estas clases coinciden, en parte, con cubiertas vegetales establecidas en el programa GLC2000.
ABSTRACT
This work presents a simple method to determine homogenous areas of vegetation and land surface temperature, using for this purpose Land Surface Temperature (LST) and NDVI products generating by MODIS images. This procedure was carried out for year 2005 analyzing the Iberian Peninsula and the Balear archipelago. The proposed method consists in cloud removal, low pass filters and Lanczos iterative filters. This methodology allows distinguishing for the analyzed year, more than twenty classes, showing a phenologic application for four of them. Those classes agree, in part, with the vegetation covers established by GLC2000 program.

Sujets

• LST
• Normalized Difference Vegetation Index
• Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer
• Cluster
• Fenología
• Phenology

Informations

• Publié par: erevistas
• Publié le: 01 janvier 2008
• Nombre de lectures: 40
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Extrait

Revista de Teledetección. ISSN: 1988-8740. 2008. 30: 92-101
Método simple para la identificación de zonas
homogéneas de NDVI y temperatura de
superficie en la Península Ibérica
A simple method to identify homogeneous areas
of NDVI and land surface temperature over the
Iberian Peninsula
C. Mattar, J. A. Sobrino, Y. Julien, B. Franch y R. Oltra
[e-mail]
1 Global Change Unit. Departamento de Física de la Tierra y Termodinámica.
Universitat de València. Polígono La Coma s/n, 46980 Paterna, València, España.
Recibido el 15 de Octubre de 2008 , aceptado el 17 de Noviembre de 2008
ABSTRACTRESUMEN
En este trabajo se presenta una metodología This work presents a simple method to
detersimple para la determinación de zonas homogé- mine homogenous areas of vegetation and land
neas de vegetación y temperatura de la superfi- surface temperature, using for this purpose Land
cie, utilizando para ello los productos de Surface Temperature (LST) and NDVI products
temperatura de la superficie (LST) y NDVI des- generating by MODIS images. This procedure
arrollados a partir del sensor MODIS. El proce- was carried out for year 2005 analyzing the
Ibedimiento se llevó a cabo para el año 2005 rian Peninsula and the Balear archipelago. The
analizando la Península Ibérica y el archipiélago proposed method consists in cloud removal, low
Balear. El método propuesto consta de elimina- pass filters and Lanczos iterative filters. This
ción de nubes, análisis de cluster, filtros espacia- methodology allows distinguishing for the
analyles de paso bajo y un filtro temporal iterativo de zed year, more than twenty classes, showing a
Lanczos. Esta metodología logra distinguir, para phenologic application for four of them. Those
el año analizado, más de veinte clases, mos- classes agree, in part, with the vegetation covers
trando una aplicación fenológica para cuatro de established by GLC2000 program.
ellas. Estas clases coinciden, en parte, con
cubiertas vegetales establecidas en el programa
GLC2000.
PALABRAS CLAVE: LST, NDVI, MODIS, KEYWORDS: LST, NDVI, MODIS, cluster,
hocluster, zonas homogéneas, fenología. mogenous areas, phenology
tivariantes, lo cual varía en función del tipo de zoni-INTRODUCCIÓN
ficación que se quiere encontrar en relación a una o
más variables de interés.La zonificación de las distintas cubiertas de la
suEn términos generales y a escala global existen va-perficie terrestre es una tarea necesaria para estudiar
riadas zonificaciones o clasificaciones para el estu-el comportamiento temporal y estacional de las
vadio de variables biofísicas, las cuales pueden o noriables biofísicas de dichas áreas. Estas
zonificaciocontemplar la vegetación (Thornwaite, 1948; Kotteknes se pueden llevar a cabo utilizando distintos tipos
et al., 2006; Peel et al., 2007). Estas clasificacionesde datos y empleando métodos univariantes o
mulRevista de Teledetección. ISSN: 1988-8740. 2008. 30: 92-10192Método simple para la identificación de zonas homogéneas de NDVI y temperatura de superficie en La Península...
fueron desarrolladas principalmente para escalas de ter (MODIS) (Zhang et al., 2004; Zhang et al.,
baja resolución, haciendo difícil su aplicación para 2006), en dónde los efectos de la deriva orbital,
un estudio local. Por otra parte, y debido principal- sobre la temperatura de superficie y el NDVI, no son
mente a los avances en teledetección, es posible en- significativos sobre zonas homogéneas de
vegetacontrar otro tipo de clasificaciones a escala global, ción (Rhee et al., 2008; Viña et al., 2008).
en dónde la vegetación se ha incorporado como va- Por otra parte, una de las aplicaciones que tendría
riable primordial y se han generado diferentes zonas la determinación de este tipo de zonas homogéneas
homogéneas de cobertura vegetal a escala global se relaciona con el cálculo de parámetros biofísicos,
(Bartolomé & Belward, 2005) o continental (Eva et tal es el caso de la fenología de la vegetación, que se
al., 2004) define como el estudio de los eventos cíclicos de la
El incremento en la necesidad de disponer de infor- vegetación (Karlsen et al., 2007). Por otra parte, la
mación sobre la cobertura de la superficie terrestre fenología de una cubierta vegetal se relaciona
intrínjunto con el estudio de su dinámica espacio tempo- secamente con la magnitud del NDVI que presenta,
ral, es uno de los principales objetivos que se busca la cual se analiza a través de su serie temporal,
cala la hora de generar los mapas de clasificación glo- culando las distintas etapas que caracterizan a un
bal utilizando datos de satélite (Neumann et al., ciclo fenológico como el nivel mínimo y máximo o
2007). Esto ha llevado a la realización de diferentes la amplitud, entre otras características de la
vegetaprogramas con variados requerimientos y metodo- ción (Julien, 2008; Julien & Sobrino, 2008a).
logías para generar distintos tipos de clasificaciones La determinación de zonas homogéneas es una
globales, las cuales difieren en escalas de trabajo y tarea que se ha realizado en diversos campos de la
la precisión de los resultados (Herold et al., 2006). ciencia, existiendo innumerables técnicas de
agruSin embargo, este tipo de clasificaciones no está pación, una de ellas es el análisis de cluster o de
tiexento de problemas tales como; diferencia de fe- pologías. El análisis de cluster tiene como objetivo
chas en los datos utilizados, diferencia en las resolu- principal la asignación de casos en grupos
homogéciones espaciales, resultados estáticos de las neos (clases o clusters), no conocidos de antemano,
clasificaciones (e.g. no se actualizan constante- pero sugeridos por la propia esencia de los datos, de
mente), entre otros (Strahler et al., 1999). Debido a manera que los datos que puedan ser considerados
lo anterior y producto de la dinámica que poseen los similares sean asignados a un mismo cluster,
mienecosistemas terrestres, es necesario generar metodo- tras que datos diferentes se sitúen en clases distintas
logías eficientes y útiles para zonificar coberturas (Pérez, 2004). Esta técnica estadística ya ha sido
naturales terrestres. aplicada para la determinación de zonas
homoclimáEn la actualidad, una de las formas para determinar ticas (Fovell y Fovell, 1993; Fovell, 1997; Rhee et
zonas homogéneas utilizando datos de satélite es re- al., 2008) y ecozonas (Coops et al., 2008), entre
lacionar el NDVI (Normalized Difference Vegetation otras aplicaciones medio ambientales.
Index) con la temperatura de superficie (Nemani & El objetivo principal de este trabajo es presentar un
Running, 1997). Esta relación ha evidenciado su método simple para la determinación de zonas
hofuncionamiento para la detección de parámetros bio- mogéneas de la cobertura de suelo, a partir de
profísicos de la superficie terrestre (evapotranspiración ductos de temperatura de superficie e índice de
o el contenido de humedad de la superficie) y en la vegetación normalizado (NDVI) generados por el
caracterización y dinámica de las cubiertas vegetales sensor MODIS, aplicado a la península Ibérica
du(Julien & Sobrino, 2008a). Uno de los sensores que rante el año 2005. Específicamente, sobre toda la
permiten evaluar esta alternativa es el Advanced península Ibérica exceptuando los trabajos de Lobo
Very High Resolution Radiometer (AVHRR), pero (Lobo et al., 2004) son pocos los estudios sobre
clala serie de datos generada por este sensor está in- sificación de vegetación realizados.
fluenciada por la deriva orbital (Price, 1991; Privette
et al., 1995). La deriva orbital influye en una dismi- METODOLOGÍA Y RESULTADOS
nución de la radiancia recibida por el sensor,
generando una alteración en los valores calculados a ÁREA DE ESTUDIO
partir de estos datos, tal como la temperatura de
brillo y el NDVI (Julien et al., 2006). Por otra parte, se El estudio se llevó a cabo usando datos
corresponhan desarrollado otros estudios utilizando productos dientes al año 2005 para toda la península Ibérica,
del sensor Moderate Resolution Imaging
SpectromeRevista de Teledetección. ISSN: 1988-8740. 2008. 30: 92-101 93C. Mattar, J.A. Sobrino, Y. Julien, B. Franch y R. Oltra
la cual se caracteriza por sus marcados sistemas des, siendo una de ellas la indeterminación de la
vamontañosos y por sus contrastes climáticos entre el riación continua de la temperatura y la influencia de
Norte y el Sur, además del archipiélago Balear. La las condiciones atmosféricas tanto en las bandas
orimayor parte de la vegetación que cubre la península ginales como en los productos Level 3 (Huang et al.,
corresponde a cultivos (aprox. 57%), bosques y ar- 2008). Por otra parte, las características de las
imábustos (Tabla 1); los cuales s