Autor/s: Tardà, A.; Pineda, L.; Palà, V.; Riera, R.
Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya, Diputació de Barcelona
Títol: Anàlisi del decaïment dels boscos del Maresme 2015-2016 a partir d'imatges del satèl·lit Sentinel-2
Temàtica: Teledetecció
Publicat a: Revista Catalana de Geografia
IV època / volum XIII / núm. 58 / gener 2018
Font: -
URL: http://www.rcg.cat/articles.php?id=437

 

ANÀLISI DEL DECAÏMENT DELS BOSCOS DEL MARESME 2015-2016 A PARTIR D'IMATGES DEL SATÈL·LIT SENTINEL-2

Anna Tardà*, Lydia Pineda*, Vicenç Palà*, Ramón Riera**
*Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya
**Diputació de Barcelona


 

Introducció

Una part considerable dels boscos de la comarca del Maresme (Catalunya, Espanya) es troba afectada per un greu decaïment dels arbres, especialment dels pins pinyoners (Pinus pinea), a causa de diferents factors com la sequera, l'afectació per un insecte perforador (Thomicus spp.) i per diversos fongs.

Per delimitar les zones amb arbres afectats, l'Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya (ICGC), a petició de la Diputació de Barcelona (DIBA), ha realitzat la seva detecció en base a l'estudi de les imatges satèl·lit Sentinel-2A del programa europeu Copernicus d'Observació de la Terra. L'estudi s'ha centrat en la detecció de les masses forestals afectades l'estiu de l'any 2015 i l'estiu de l'any 2016, a partir d'índexs de vegetació, en particular, de l'Índex de Vegetació Millorat (EVI) i de l'anàlisi posterior de canvis i tendències cap al decaïment.

Dades de treball

Com a material bàsic per detectar el decaïment de les masses forestals durant un any, comprès entre els estius del 2015 i 2016, es van utilitzar les imatges captades pel sensor MSI del satèl·lit Sentinel-2A, d'accés públic i gratuït. En total es van obtenir 11 imatges al llarg de les diferents estacions meteorològiques. La primera imatge era del 2 d'agost de 2015 i l'última del 24 de novembre de 2016. Amb aquest conjunt d'imatges es va interpretar el cicle fenològic dels arbres des de l'estiu-hivern de 2015 fins a l'estiu-hivern de 2016.

 

art1_01

Figura 1. Imatge Sentinel-2 de la zona a estudi, captada el 02/08/2015.

art1_02
Figura 2. Imatge Sentinel-2 de la zona a estudi, captada el 26/08/2016.



Processament de les imatges

Una de les tècniques més usada en l’observació de la Terra per detectar la vegetació i valorar el seu estat, és l'ús dels índexs de vegetació, els quals es basen en la combinació aritmètica de dos o més bandes espectrals sensibles a comportaments característics de la vegetació.

L'índex de vegetació escollit va ser l'Índex de Vegetació Millorat (en anglès Enhanced Vegetation Index o EVI), ja que incorpora la radiació de la zona espectral del blau (B2) que ajuda a corregir el senyal associada amb el sòl i les influències de l'atmosfera. Per al seu càlcul s'ha utilitzat la següent equació:

art1_03


El càlcul de l'índex es va realitzar sense treball de camp previ, per la qual cosa es van consultar les imatges dels vols fotogramètrics en infraroig dels anys 2015 i 2016 del servei gratuït ortoXpres de l'ICGC (25 cm de resolució espacial), per relacionar els resultats del índex amb els diferents graus d'afectació de les masses boscoses.

A continuació es mostra la llegenda i zona exemple del càlcul de l'EVI (taula 1):

Classes EVI

Descripció de les cobertes

<=0.16

Cobertes sense vegetació

0.16 - 0.2

Entre el 75% i 100% de vegetació seca.

0.2 - 0.24

Entre el 25% i el 75% de vegetació seca

0.24 - 0.28

Màxim un 25% de vegetació seca

0.28 - 0.32

Vegetació vigorosa amb alguns arbres secs aïllats

0.32 - 0.36

100% de masses forestals menys vigoroses

>0.36

100% de masses forestals menys vigoroses

Taula 1. Llegenda categories EVI pel decaïment de masses forestals del Maresme.

Per detectar els canvis entre l’estudi del 2015 i l’estudi dels 2016 s’ha calculat la diferència entre l’EVI 2015 i l’EVI del 2016.

Inicialment, però, ha calgut aplicar la màscara de núvols que s’havia sostret de la imatge del 2015 al 2016 per poder tenir la mateixa àrea de comparació.

Un cop aplicada la diferència s’obté una imatge on les zones que no hi han canvis contenen valors de 0 i si la zona ha sofert canvis presentarà valors negatius quan la vegetació ha millorat i valors positius si la vegetació ha empitjorat al 2016. Addicionalment s’ha generat una taula de color per interpretar el sentit dels canvis.

art1_taula2 

Taula 2. Llegenda interpretació canvis en EVI.

Per estudiar els canvis detectats cal tenir en compte algunes consideracions:

1.Els canvis són realment significatius en els masses de boscos grans. En canvi, les zones estretes o properes a altres cobertes poden estar influenciades per píxels compostos o desplaçats per les diferencies geomètriques de les imatges Sentinel-2.
2.Moltes zones on la vegetació es vigorosa, sembla que mostren una millora en el 2016 (verd clar). És molt possible que sigui degut a factors ambientals que propicien una millora de la vigorositat de forma puntual o fenològica.
3. 
Les zones de canvi cap a un empitjorament de la massa forestal podrien indicar la direcció geogràfica de l’afectació, però caldrien nous índexs temporals anuals per veure realment aquest efecte.
  1.     
art1_05

Figura 3. Exemple de càlcul de l’EVI per l’any 2015 i 2016 sobre el mapa topogràfic i imatge de canvis associada.

Actualment la DIBA i l’ICGC han acordat estendre aquesta metodologia de treball amb un nou càlcul per a l’any 2017 on es realitzi treball de camp de forma simultània i per a una àrea més extensa, per aquest estudi multitemporal 2015-2017.