Modelo densidad de copa forestal

Utilización de fotografías esféricas para generar un modelo de densidad de copa en el Suelo de Conservación del Distrito Federal (SCDF).

Este método forma parte de mi proyecto “Teledetección y AnálisisGeoespacial en el Suelo de Conservación del Distrito Federal” que llevo a cabo en la Dirección de Ordenamiento Ecológico del Territorio y Manejo Ambiental del Agua (DOETMAA) de la Secretaria del Medio Ambiente del Distrito Federal (SEDEMA).

El objetivo principal es emplear la clasificación subpixel “cobertura fraccional” generada con la herramienta CLASlite, así como la obtención de fotografías esféricas en campo, para producir un modelo estadístico que derive en la cuantificación de la densidad o proporción de copa en la cobertura forestal presente en el SCDF.

Material y métodos

La cobertura fraccional se obtiene a partir de escenas Landsat (TM, ETM+, y OLI) descargadas desde el portal EarthExplorer, las cuales son procesadas con el software CLASlite para realizar una corrección atmosférica y obtener la cobertura fraccional mediante el algoritmo de “Segregación Espectral Automatizada de Monte Carlo”, dicha cobertura es un tipo de clasificación que para cada pixel indica los valores proporcionales para tres parámetros: fracción S o de suelo desnudo, fracción PV o vegetación fotosintéticamente activa, y fracción PV o vegetación fotosintéticamente no activa (muerta o senescente).

Segregación Espectral Automatizada de Monte Carlo

Las fotografías esféricas fueron registradas durante recorridos en campo realizados entre mayo y julio del 2015, la toma se realizó con un teléfono móvil (Samsung Galaxy S4) mediante la aplicación “Cámara deGoogle” en su modo “Photosphere”. En el mismo sitio donde se tomó la fotografía esférica se localizó un punto GPS promediado asegurando una precisión de 2.5 m o menos.

El proceso en gabinete de las fotografías esféricas consistió en una conversión a coordenadas polares, así como en la delimitación de las superficies a cuantificar. A partir de cada una de las áreas delimitadas se realiza un filtrado por umbral el cual segmenta la imagen de manera binaria, separando las zonas donde hay paso de luz y donde la luz es obstruida por vegetación. Mediante esta clasificación binara se cuantifico la proporción o densidad de copa en el área específica.

Proceso fotografías esféricas

Las áreas delimitadas para cuantificación fueron calculadas considerando un cono invertido imaginario con una altura de 40 metros (máximo del dosel en el área bajo estudio) y cuya base cuente con un diámetro de 90 metros en el cual se circunscribe una ventana de 3x3 pixeles de una escena Landsat.

Delimitación area a cuantficar

Una vez cuantificada la densidad de copa en cada uno de los sitios de muestreo, empleando un SIG se realizó el cruce de esta proporción de copa contra los valores de la cobertura fraccional, obteniendo una tabla de datos la cual se analizó en un programa estadístico donde se obtuvo la ecuación de regresión simbólica correspondiente.

Resultados

Hasta el momento (julio 2015) se cuentan con 33 muestras de campo tomadas en masas forestales de diferentes comunidades como lo son bosque de: Oyamel, Pino, Aile, y Encino.

La regresión simbólica generada considera las tres coberturas fraccionales (S, PV, y NPV) y presenta un índice de correlación (R) de 0.92 y un nivel de ajuste (R^2) de 0.84. Con la ecuación de esta regresión de transformaron los valores de cobertura fraccional a densidad de copa para una escena Landsat (OLI) registrada en 2015:

Modelo dnesidad 2015

Un ejercicio de validación obtiene el mismo valor de ajuste de 0.84 y un error medio cuadrático de 6.25, lo anterior se expone en la siguiente grafica donde se aprecia que el ajuste del modelo está muy cercano al ajuste perfecto (línea punteada azul).

Validación del modelo

Hasta el momento el valor de ajuste es muy bueno, pero se espera que conforme incremente el número de muestras en campo, se mejore el modelo obtenido.

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