La nota introduce en cómo detectar de forma analítica cambios en la vegetación, el suelo y las transformaciones urbanas producidas en períodos de corto y largo plazo, a partir del uso de imágenes Sentinel2 y la transformación Tasseled Cap, desarrollada inicialmente por R. J. Kauth y G. S. Thomas en 1976, a partir del estudio de datos MSS Landsat de campos agrícolas.
Figura 1. Transformación Tasseled Cap en ciudad de Córdoba y alrededores. Se puede observar en violeta los pixeles correspondientes a construcciones, en rojo las zonas sin ningún tipo de vegetación, en azul el agua, entre otras características.
Preparación de los datos
La resolución espectral de cada sensor está definida por la región del espectro electromagnético que abarca y el número de bandas resultante. La información de dos frecuencias cercanas puede separarse en bandas distintas, de modo que a mayor número de bandas, mayor resolución espectral. Las imágenes Sentinel2 cuentan con bandas adicionales al espectro visible, totalizando 13 bandas, denominadas multiespectrales.
En ocasiones, la cantidad de bandas puede dificultar la interpretación o el análisis de los datos, puesto que es probable que el comportamiento de las mismas esté relacionado entre sí, transformándose en variables correlacionadas. A los fines de mejorar el uso de los datos, una estrategia recomendable es realizar un Análisis de Componentes Principales (PCA, por sus siglas en inglés).
El PCA permite transformar un número importante de variables y posiblemente correlacionadas en un número menor de variables no correlacionadas (ortogonales), llamadas componentes principales. La transformación de los datos originales multiespectrales mediante el PCA resulta en un conjunto de nuevas bandas más interpretables que las originales.
Transformación Tasseled Cap (Transformación de Kauth Thomas) [1]
La transformación Tasseled Cap es un caso especial de análisis de componentes principales que transforma los datos de imagen a un nuevo sistema de coordenadas con un nuevo conjunto de ejes ortogonales, con un significado físico-biológico. De este modo, se reduce la información espectral de bandas multiespectrales a 3 componentes principales: brillo, verdor y humedad.
Este método se inspiró en el análisis visual del comportamiento de los cultivos durante el período vegetativo, en las bandas del infrarrojo cercano (IRc) y el rojo visible (R). Este comportamiento adopta una forma de «gorro con pompón» (de allí, el nombre “Tasseled Cap”).
Los nuevos ejes ortogonales resultan de una suma de los ejes ponderada por ciertos coeficientes obtenidos en forma empírica.
El brillo (brightness) refleja los cambios en la reflectividad total de la escena y se trata de una suma ponderada de todos los canales menos el térmico. Está asociado con el suelo descubierto o parcialmente cubierto, a partir de actividades realizadas por el hombre, como el concreto y el asfalto, o entidades naturales, como el caso de afloramientos rocosos.
El verdor (greeness) indica el contraste entre las bandas visibles e infrarrojo cercano. Se destaca la intervención de la banda 4, la ponderación negativa de las visibles y la anulación mutua de las dos bandas del infrarrojo medio (SWIR). Está asociado con la vegetación.
La humedad (wetness) se relaciona con el contenido de agua en la vegetación y en el suelo, y se marca por el contraste en el SWIR , en donde se manifiesta con mayor claridad la absorción del agua y el resto de las bandas. Se asocia con la humedad del suelo, el agua y otras entidades húmedas.
Los tres ejes transformados generan un espacio vectorial en el que pueden distinguirse tres planos característicos (figura 2):
- Plano de la vegetación, formado por los ejes brillo y verdor.
- Plano de los suelos, formado por los ejes brillo y humedad.
- Plano de transición, formado por los ejes humedad y verdor.
Figura 2. Desarrollo espectral en el ciclo de cultivo de una especie a: emergido, b: en pleno crecimiento, c: máxima expresión vegetativa, d: madurez de cosecha.
Usos y aplicaciones en IDECOR
Desde IDECOR, y como apoyo al Estudio Territorial Inmobiliario que lleva la Dirección General de Catastro, cuyo fin es el análisis y determinación de los valores de mercado de la tierra, tanto en ciudades como en el área rural, este proceso se utiliza para realizar análisis urbanos, clasificando las ciudades en áreas construidas y áreas libres de construcciones, posibilitando luego otros estudios como niveles de concentración y/o dispersión urbana.
Si desea acceder a mayor información técnica (fórmulas y procedimientos), puede descargar un documento particular en el siguiente link. Como también, ponerse en contacto con nuestro equipo a [email protected].
[1] Jensen (2004)
