Métodos para la cartografía de área quemada con imágenes del sensor ENVISAT-MERIS en la cuenca mediterránea

Resumen

Los incendios forestales son un factor clave en el modelado del paisaje, en especial en los ecosistemas Mediterráneos. Los efectos de los incendios forestales sobre los ecosistemas, las características del suelo, las emisiones de gases a la atmósfera, y la salud humana, entre otros, han sido objeto de estudio y su importancia está ampliamente reconocida. Para gestionar la recuperación de las zonas afectadas por los incendios forestales y conocer las regiones donde se han producido mayores pérdidas, es necesaria la existencia de una cartografía precisa de área quemada. Los gestores demandan una cartografía que pueda estar disponible en el menor tiempo posible y en la que queden reflejados todos los incendios acontecidos en el país o en una región determinada, o incluso, a escala global. Estas dos características sólo pueden ser cubiertas utilizando imágenes de satélite, las cuales ofrecen una cobertura global del planeta y nos permiten detectar las áreas quemadas en un periodo de tiempo relativamente corto con un coste reducido. El trabajo realizado en esta tesis se engloba dentro de esta necesidad, estableciendo como objetivo principal la definición de una metodología que permita la generación de una cartografía de áreas quemadas precisa a partir de imágenes del sensor MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer) a bordo del satélite ENVISAT. Al tratarse de un sensor cuyo uso estaba muy limitado en el campo de la detección de las áreas quemadas, fue necesario un estudio detallado de las propiedades de las bandas del sensor para la detección de las áreas quemadas. Existen una gran variedad de técnicas y metodologías que han sido aplicadas en la detección de áreas quemadas sobre imágenes procedentes de diferentes sensores. En esta tesis se ha planteado una metodología bi-fase para la generación de la cartografía final. En la primera fase se emplearon árboles de clasificación, para detectar aquellos píxeles más severamente afectados por el fuego. Estos píxeles, denominado píxeles semilla, fueron introducidos como input en la segunda fase. Así, la siguiente fase utilizaba un algoritmo de crecimiento de regiones, en cual comenzaba los cálculos a partir de los píxeles clasificados como quemado por el árbol de clasificación. En este algoritmo utilizó un criterio fijo sobre una variable explicativa para incluir nuevos píxeles dentro de la categoría de quemado. Este proceso finalizaba cuando no existían píxeles que cumplieran con el criterio establecido. Finalmente, se realizó la validación de la cartografía generada aplicando diferentes técnicas, con el fin de verificar la exactitud de los resultados. Para ello, se llevaron a cabo sendas validaciones: dependiente e independiente. Estos análisis nos permitieron establecer el grado de generalización y el comportamiento esperado de la metodología al ser aplicada a diferentes zonas de estudio. Los resultados obtenidos mostraron elevados valores de detección (superior al 80%), aunque se observó una clara tendencia a la infra-estimación en la cartografía final (error de omisión del 40%). Estos datos indicaban que la segunda fase estaba siendo poco eficiente en la delimitación de las áreas quemadas, por lo que las futuras mejoras de la metodología deberán ir orientadas a la modificación del algoritmo de crecimiento.