Mapa de deforestación
En este primer escenario, como analista de imágenes de la agencia del Servicio Forestal Brasileño, inspeccionará imágenes SAR listas para el análisis para identificar actividades de deforestación en el estado de Acre, Brasil.
Descargar y abrir el proyecto
Para empezar, descargará un proyecto que contiene todos los datos de este tutorial y lo abrirá en ArcGIS Pro.
- Descargue el archivo Explore_SAR_Satellite_Imagery.zip y ubique el archivo descargado en su equipo.
Nota:
La mayoría de los navegadores web descargan archivos de manera predeterminada en la carpeta Descargas del equipo.
- Haga clic con el botón derecho en el archivo Explore_SAR_Satellite_Imagery.zip y extráigalo en una ubicación de su equipo, como su carpeta Documentos.
- Abra la carpeta Explore_SAR_Satellite_Imagery extraída y haga doble clic en el archivo Explore_SAR_Satellite_Imagery.aprx para abrirlo en ArcGIS Pro.
- Si se le pide, inicie sesión en su cuenta de organización ArcGIS o en ArcGIS Enterprise con una cuenta de usuario nominal.
Nota:
Si no tiene acceso a ArcGIS Pro o una cuenta de organización de ArcGIS, consulte las opciones de acceso a software.
Se abrirá el proyecto.
En el panel del mapa, hay tres pestañas de mapa: Deforestation Map, Maritime Monitoring Map y Flooding Map. En el primer escenario, utilizará la pestaña Deforestation Map.
Explorar el mapa y comprender la simbología
Ahora explorará la pestaña Deforestation Map y verá cómo se simbolizan las imágenes SAR que contiene.
- Si es necesario, haga clic en la pestaña Deforestation Map para seleccionarla.
En el panel Contenido puede observar que el mapa contiene dos imágenes: AcreBrazil_20210722.crf y AcreBrazil_20210802.crf, que se muestran sobre World Imagery, un mapa base de imágenes.
Nota:
Estas tres capas SAR listas para el análisis se derivan de los productos de datos SAR Ground Range Detected (GRD) de ICEYE.
Encontrará más información sobre SAR GRD y otros tipos de productos utilizados habitualmente para proporcionar imágenes SAR en Datos de satélite SAR.
Para obtener más información sobre estas imágenes (o cualquier otra imagen utilizada en este tutorial), en el panel Contenido, haga clic con el botón derecho en el nombre de la imagen y seleccione Ver metadatos. Otra posibilidad es revisar tanto la información de metadatos como la de origen haciendo doble clic en el nombre de la imagen para mostrar la ventana Propiedades de capa. En la información de origen, en la sección Historial de procesamiento, también encontrará información sobre el tratamiento previo que se aplicó para obtener estas imágenes SAR listas para el análisis.
Ambas imágenes representan la misma extensión en el estado brasileño de Acre, en el corazón de la selva amazónica. Se tomaron el 22 de julio y el 2 de agosto 2021. En el mapa, ahora puede observar la imagen superior, AcreBrazil_20210722.crf.
- En el mapa, observe la imagen SAR.
La forma en que se representa el paisaje puede parecer inusual, ya que fue capturado por un sensor SAR y no por una cámara óptica: no parece una foto. Los satélites SAR emiten ondas de radar a la superficie terrestre y cartografían la onda reflejada. La onda recibida por el sensor SAR se denomina retrodispersión medida. Una imagen de SAR es una representación en pantalla 2D de la retrodispersión medida. Las ondas de radar se reflejan de forma diferente en los distintos tipos de superficie del suelo, lo que da lugar a distintos valores de retrodispersión.
Nota:
Encontrará más información sobre el concepto de retrodispersión en la guía Fundamentos de los radares de apertura sintética (SAR).
- En el panel Contenido, revise la leyenda de la imagen AcreBrazil_20210722.crf.
Los valores de retrodispersión medidos oscilan entre -33 y -4 dB (la unidad de medida es el decibelio). Los valores más bajos aparecen en negro y grises oscuros, y los más altos en grises claros y blanco.
- Examine en el mapa los distintos tipos de elementos que aparecen en la imagen.
- Las zonas boscosas aparecen en tonos grises medios (valores de retrodispersión medios) y como superficies rugosas.
- Las zonas de tierra baldía aparecen en tonos negros o grises oscuros (bajos valores de retrodispersión) y como superficies lisas. Se trata de zonas que fueron deforestadas en algún momento del pasado y probablemente reutilizadas para la agricultura.
- Las zonas recientemente deforestadas aparecen en tonos grises claros (altos valores de retrodispersión) y como superficies rugosas, ya que es probable que aún contengan troncos y tocones de árboles.
La imagen muestra (A) zonas boscosas, (B) tierra baldía y (C) zonas recientemente deforestadas. En las copas de los árboles del bosque, las ondas de radar se reflejan de una forma específica denominada dispersión volumétrica: las ondas se reflejan múltiples veces en las entidades tridimensionales de los árboles, cambiando de dirección aleatoriamente durante las reflexiones. Así se consigue el efecto de textura rugosa que se ve en la imagen.
Nota:
Encontrará más información sobre los distintos tipos de dispersión en la guía Fundamentos de los radares de apertura sintética (SAR).
- En el mapa, observe la zona recientemente deforestada en el centro de la imagen.
La zona recientemente deforestada aparece tallada en el bosque. Está delimitada por rasgos lineales negros (valores más bajos de retrodispersión) en el lado oeste del claro y un rasgo lineal blanco (valores más altos de retrodispersión) en el lado este. La línea negra corresponde a las sombras provocadas por la presencia de los árboles que bloquean la onda de radar y la línea blanca al efecto de reposo, provocado cuando la onda de radar alcanza la parte superior de una entidad alta antes de llegar a la base.
Sugerencia:
Visualmente, quizás algunos usuarios perciban que la zona deforestada sobresale en lugar de estar tallada. Observar la imagen de izquierda a derecha y prestar especial atención a la línea oscura que representa las sombras de los árboles puede ayudarte a interpretar la imagen correctamente.
Efectos como las sombras y el reposo son distorsiones SAR típicas que se producen porque los satélites SAR capturan imágenes mirando hacia los lados. En este caso, el satélite desciende y orbita de norte a sur y capta la escena mirando hacia la izquierda (hacia el este). Es como sentarse en el lado izquierdo de un avión y mirar por la ventanilla.
Nota:
Encontrará más información sobre las distorsiones en la guía Fundamentos de los radares de apertura sintética (SAR).
- Observe otras entidades interesantes.
- Hay una franja de bosque que bordea un río y parece escapar a la deforestación, probablemente porque las orillas del río son demasiado empinadas para la agricultura.
- Los arroyos más pequeños que son afluentes del río también conservan pequeñas franjas de bosque que siguen su forma.
Franjas de bosque discurren a lo largo de un río (A) y de arroyos (B y C). Revisará con más detalle los ajustes utilizados para simbolizar esta imagen.
- En el panel Contenido, si es necesario, haga clic en la capa AcreBrazil_20210722.crf pera seleccionarla.
- En la cinta, en la pestaña Capa ráster, en el grupo Representación, haga clic en el botón Simbología.
Aparece el panel Simbología.
- En el panel Simbología, observe que la imagen se muestra como Extensión, con un esquema de color en blanco y negro.
Como se ha visto anteriormente en la leyenda, esto significa que todos los píxeles de la imagen se muestran en tonos blanco-negro, con los valores más bajos de retrodispersión en negro, los más altos en blanco y un gradiente de grises para los valores medios.
- Revise los parámetros Tipo de extensión y Número de desviaciones estándar.
Estos ajustes siguen la recomendación general para mostrar imágenes SAR utilizando Desviación estándar como Tipo de extensión y estableciendo Número de desviaciones estándar en 1.
- En el panel Contenido, haga clic en el archivo AcreBrazil_20210802.crf para seleccionarlo.
El panel Simbología se actualiza para mostrar los ajustes para la segunda imagen. Se puede observar que utiliza una simbología similar a la de la primera imagen.
A continuación, comparará las dos imágenes y podrá observar cómo ha cambiado la zona de interés entre el 22 de julio y el 2 de agosto de 2021, fecha en la que se capturaron las dos imágenes.
Comparar imágenes SAR
Ahora comparará las dos imágenes mediante la herramienta Swipe.
- En el panel Contenido, verifique que la capa AcreBrazil_20210722.crf esté seleccionada.
- En la cinta, en la pestaña Capa ráster, en el grupo Comparar, haga clic en Swipe.
- En el mapa, deslice el control deslizante repetidamente de arriba a abajo o de un lado a otro para retirar la imagen del 22 de julio y ver la del 2 de agosto.
Sugerencia:
Para utilizar la herramienta Swipe, la capa que desea retirar debe estar seleccionada.
Mientras la deslice, podrá observar las diferencias entre ambas imágenes. En el centro de la zona de estudio, las actividades de deforestación se han extendido significativamente en dirección oeste.
Sorprendentemente, este cambio produjo en tan solo 12 días.
- Cuando haya terminado de explorar las imágenes, en la cinta, en la pestaña Mapa, en el grupo Navegar, haga clic en el botón Explorar para salir del modo de barrido.
En este primer escenario, exploró imágenes SAR listas para el análisis para visualizar un área activa de deforestación. Como analista de imágenes del Servicio Forestal Brasileño, la inspección periódica de estas imágenes le permitirá realizar un seguimiento preciso de la deforestación y otras actividades forestales y proporcionar informes muy precisos a los responsables de la elaboración de políticas. Varios satélites SAR tienen intervalos de repetición cortos que permiten obtener imágenes de actividades como la deforestación casi en tiempo real. Por ejemplo, ICEYE proporciona nuevas imágenes de cada lugar de la Tierra entre cada 1 y 22 días, y Sentinel-1 entre cada 6 y 12 días. En una zona como la selva amazónica, muy a menudo cubierta por densas nubes, las imágenes SAR son especialmente valiosas, ya que pueden penetrar las nubes.
Monitorizar la actividad marítima
En el segundo escenario, como analista de imágenes de la Autoridad del Canal de Panamá, debe localizar y supervisar los buques que esperan para atravesar el Canal de Panamá. Cambiará la simbología de una imagen SAR lista para el análisis y evaluará la presencia de buques en ella.
Simbolizar las imágenes
En primer lugar, cambiará al mapa para este segundo escenario y modificará el esquema de color de la simbología predeterminado de la imagen SAR lista para el análisis para visualizar mejor la retrodispersión medida.
- Haga clic en el mapa Maritime Monitoring.
Aparece el mapa. Contiene una imagen SAR, PanamaCanal_20220207.crf, mostrada sobre un mapa base de imágenes.
Nota:
Al igual que las imágenes utilizadas en el escenario anterior, esta imagen SAR lista para el análisis procede de un producto de datos SAR GRD de la misión del satélite ICEYE.
- En el panel Contenido, haga clic en el símbolo de la capa PanamaCanal_20220207.crf.
Sugerencia:
Esta es otra forma de abrir el panel Simbología.
Aparece el panel Simbología.
- En el panel Simbología, en Esquema de color, expanda la lista desplegable y verifique que la opción Mostrar nombres esté seleccionada. Seleccione el esquema de color Viridis.
En el mapa, se actualiza la capa PanamaCanal_20220207.crf.
Interpretar los datos
Ahora examinará la imagen para identificar los barcos.
- En el mapa, observe las imágenes actualizadas.
Las zonas con valores de retrodispersión más altos aparecen en amarillo brillante y las de valores de retrodispersión más bajos en tonos azul oscuro. El océano aparece en tonos azul y verde oscuro. El suelo aparece en tonos amarillos y verde claro. En el océano, los barcos aparecen en amarillo brillante. También en este caso los valores se expresan en decibelios.
En esta imagen, los valores más altos de retrodispersión corresponden a un tipo de dispersión denominado doble rebote. En este tipo de dispersión, la señal de radar se refleja una primera vez en un objetivo vertical y una segunda vez en una superficie lisa antes de regresar finalmente al sensor. Este tipo de dispersión puede tener lugar en estructuras construidas por el hombre, como barcos o edificios.
Nota:
En la sección Tipos de dispersión de la guía Fundamentos de los radares de apertura sintética (SAR) encontrará más información sobre la dispersión de doble rebote.
- En el mapa, acerque y aleje la imagen con el botón de la rueda del ratón y desplácese por la imagen para observar los barcos situados justo a la entrada del Canal de Panamá.
La mayoría de las naves aparecen como pequeñas formas amarillas alargadas. Sin embargo, debido al efecto de dispersión de doble rebote, algunos pueden aparecer como signos más brillantes o estrellas, como se destaca en la siguiente imagen de ejemplo.
Nota:
Dado que los buques emiten una dispersión de doble rebote, la retrodispersión contiene valores elevados que a veces pueden interpretarse como signos de suma o estrellas brillantes. Esto representa un artefacto de imagen común intrínseco a las imágenes SAR.
Vamos a guardar el proyecto.
- En la barra de herramientas de acceso rápido, haga clic en el botón Guardar.
En este segundo escenario, ha simbolizado y explorado una imagen SAR preparada para el análisis con el fin de encontrar y localizar barcos que esperan su paso por el Canal de Panamá. Esta aplicación de las imágenes SAR proporciona información logística que puede ser utilizada por las empresas que realizan el seguimiento del transporte de productos básicos, mercancías y cargamentos. También puede utilizarse para vigilar posibles buques que lleven a cabo actividades de pesca ilegal, no declarada y no reglamentada (INDNR).
Identificar áreas inundadas
En el último escenario, como analista de imágenes de la Agencia Federal de Gestión de Emergencias (FEMA) de los EE. UU., identificará áreas inundadas por el huracán Harvey en la zona de Freeport, Texas. Con imágenes SAR listas para el análisis, capturadas antes y después del huracán, aprenderá sobre las bandas de polarización y obtendrá dos composiciones de color. A continuación, utilizará la herramienta de barrido para visualizar las zonas inundadas.
Crear composiciones de color
En primer lugar, cambiará al mapa para este tercer escenario, aprenderá sobre las bandas de polarización y creará composiciones de color para imágenes anteriores y posteriores al huracán.
- Haga clic en la pestaña Mapa de inundaciones.
Aparece el mapa. Contiene dos imágenes SAR listas para el análisis: una imagen previa al huracán, Texas_20170805.crf, y otra posterior al huracán, Texas_20170829.crf. Las imágenes se capturaron el 5 y el 29 de agosto de 2017.
Nota:
Estas imágenes SAR listas para el análisis se derivan de los productos de datos SAR GRD de la misión Copernicus Sentinel-1 de la Agencia Espacial Europea.
La imagen posterior al huracán, Texas_20170829.crf, está activada y se muestra en el mapa. Para comprender mejor la estructura de esta imagen, observará el panel Simbología.
- En el panel Contenido, haga clic en el símbolo para la capa Texas_20170829.crf.
Aparece el panel Simbología.
- En el panel Simbología, examine los ajustes.
La imagen se muestra actualmente con simbología de Extensión, con un esquema de color en blanco y negro.
- En Banda, expanda la lista desplegable.
La imagen se compone de dos bandas: VV y VH.
Una sola imagen SAR puede contener varias bandas, cada una de las cuales representa una polarización diferente de la onda de radar. En este caso, una banda está copolarizada (VV) y la otra presenta polarización cruzada (VH). Cada banda puede resaltar entidades diferentes de la superficie terrestre, por lo que todas contienen información útil.
Nota:
Encontrará más información sobre la polarización en la guía Fundamentos de los radares de apertura sintética (SAR).
Cada banda se puede visualizar por separado. Actualmente, la banda que se muestra en el mapa es VV. Cambiará a VH.
- En Banda, seleccione VH.
El mapa se actualiza. Como puede observar, las polarizaciones VV y VH resaltan cada una distintos elementos del paisaje.
La primera imagen muestra la banda VV y la segunda muestra la banda VH para la imagen Texas_20170829.crf image posterior al huracán. Nota:
Algunas imágenes SAR contienen solo una banda y otras contienen dos bandas o más. Depende del tipo de detección activa utilizada. La detección activa permite controlar la polarización de las ondas electromagnéticas transmitidas.
- Si lo desea, utilice pasos similares para visualizar las bandas VV y VH para la imagen Texas_20170805.crf anterior al huracán.
Aunque puede ver cada banda por separado, al combinarlas se creará una vista más detallada del paisaje y esto permitirá distinguir con más claridad las características de la superficie, como agua, tierra y estructuras urbanas. Esto puede hacerse creando una composición de color en la que cada banda se asignará a los canales de visualización rojo, verde o azul. Primero creará la composición de color para la imagen posterior al huracán.
- En la cinta, en la pestaña Análisis del grupo Geoprocesamiento, haga clic en Herramientas.
Se abre el panel Geoprocesamiento.
- En el panel Geoprocesamiento, escriba Crear composición de color en el cuadro de búsqueda. En la lista de resultados, haga clic en la herramienta Crear composición de color (Image Analyst) para abrirla.
- En la pestaña Parámetros, en Ráster de entrada, elija Texas_20170829.crf.
La herramienta completa automáticamente los parámetros restantes. Cambiará algunos de estos valores.
- Establezca los visuintes valores de parámetro:
- En Ráster de salida, verifique que el valor es Texas_20170829_RGB.crf.
- En Método, elija Nombres de banda.
- En Expresión roja, verifique que el valor es VV.
- En Expresión verde, verifique que el valor es VH.
- En Expresión azul, escriba VV-VH.
En el parámetro Método, al elegir Nombres de banda especifica que designará bandas por su nombre, como VV y VH.
Como la imagen original tiene dos bandas (VV y VH), no existe una tercera banda disponible para asignar a Expresión azul. En su lugar, especificará el valor con la fórmula matemática VV-VH. Esto significa que, por cada píxel de la imagen, el valor de la banda VH se restará del valor de la banda VV. El resultado actuará como tercera banda, que se mostrará por medio del canal azul y resaltará más las entidades interesantes del paisaje.
Nota:
La matemática de bandas utilizada dependerá de las unidades de sus datos SAR de entrada. Si los datos SAR están en decibelios, la combinación de bandas debe ser VV para rojo, VH para verde y VV-VH para azul. Si los datos SAR de entrada se encuentran en unidades lineales, utilice VV para rojo, VH para verde y VV/VH para azul.
- Haga clic en Ejecutar.
Aparece una nueva capa de ráster, Texas_20170829_RGB.crf, en el mapa.
La composición de color muestra las masas de agua (océano, ríos y zonas inundadas) en tonos azules y morados, las regiones con vegetación y bosques en verde, y las estructuras urbanas en amarillo. El color rosa puede corresponder a estructuras urbanas óptimamente orientadas (orientadas ortogonalmente a la dirección de observación del radar), a restos en el agua o a vegetación inundada.
Ahora creará la composición de color para la imagen Texas_20170805.crf anterior al huracán.
- En el panel de Geoprocesamiento, en la pestaña Parámetros, en Ráster de entrada, elija Texas_20170805.crf. Deje todos los demás parámetros con sus valores actuales y haga clic en Ejecutar.
Aparece una nueva capa de ráster, Texas_20170805_RGB.crf, en el mapa.
A continuación, ajustará la simbología de las capas de composición de color para que tengan más sentido.
Ajustar la simbología
Para comparar las composiciones de color anteriores y posteriores al huracán, debe asegurarse de que utilizan la misma simbología. Ya sabe que contienen las mismas bandas, pero aún debe ajustar la simbología para mantener los mismos rangos de valores entre las dos imágenes.
- Desactive y active Texas_20170829_RGB.crf para compararla con Texas_20170805_RGB.crf.
Actualmente, los rangos de valores son diferentes. Por ejemplo, se puede ver que el terreno con vegetación aparece en verde más oscuro en una imagen y en verde más claro en la otra.
- En el panel Contenido, haga clic en uno de los símbolos para Texas_20170829_RGB.crf.
Aparece el panel Simbología.
- En el panel Simbología, haga clic en el botón de opciones y seleccione Importar desde capa.
- En el panel Geoprocesamiento, para la herramienta Aplicar simbología de capa, elija los siguientes valores de parámetro:
- En Capa de entrada, verifique que Texas_20170829_RGB.crf esté seleccionado.
- En Capa de simbología, elija Texas_20170805_RGB.crf.
- En Actualizar rangos de simbología en función de los datos, verifique que Mantener rangos esté seleccionado.
- Haga clic en Ejecutar.
Las dos composiciones de color utilizan ahora la misma simbología con los mismos valores de rango. Por ejemplo, el terreno con vegetación se muestra aproximadamente con los mismos tonos verde claro.
A continuación, examinará las imágenes e interpretará los datos.
Comparar las composiciones de color
Utilizará la herramienta Swipe para visualizar las diferencias entre las composiciones de color antes y después del huracán.
- En el panel Contenido, haga clic en la capa Texas_20170805_RGB.crf para seleccionarla.
- En la cinta, en la pestaña Capa ráster, en el grupo Comparar, haga clic en Swipe.
- En el mapa, deslice el control deslizante repetidamente de arriba a abajo o de un lado a otro para retirar la imagen anterior al huracán y ver la imagen posterior al huracán.
Observe las diferencias e identifique las zonas que se han inundado. Trate de distinguir entidades que puedan utilizarse como puntos de referencia. Muchas zonas que antes eran tierra firme han pasado a ser azules, lo que indica que están sumergidas por el agua tras el huracán, o moradas, lo que indica la presencia de vegetación o escombros en la zona inundada.
- Cuando haya terminado de explorar las imágenes, en la cinta, en la pestaña Mapa, en el grupo Navegar, haga clic en el botón Explorar para salir del modo de barrido.
Vamos a guardar el proyecto.
- En la barra de herramientas de acceso rápido, haga clic en el botón Guardar.
Nota:
Para más información sobre representación cartográfica de inundaciones con imágenes SAR, consulte la página de documentación Interpretación de los datos de SAR para la representación cartográfica de inundaciones.
En este tercer escenario, ha creado dos composiciones de color a partir de la retrodispersión SAR lista para el análisis para una banda copolarizada y una banda de polarización cruzada, y se ha asegurado de que se mantengan los mismos rangos de valores entre las dos imágenes. A continuación, ha utilizado la herramienta de barrido para comparar las imágenes anteriores y posteriores al huracán e identificar las zonas inundadas. Este tipo de interpretación constituye la base de algunas de las técnicas avanzadas de análisis utilizadas para generar mapas de inundaciones. Los mapas de inundaciones tienen diversas finalidades, como facilitar la administración de catástrofes y las operaciones de búsqueda y rescate o ayudar a los prestamistas hipotecarios a determinar los requisitos del seguro.
En este tutorial se han explorado tres aplicaciones de las imágenes SAR listas para el análisis: cartografía de la deforestación, seguimiento de la actividad marítima e identificación de zonas inundadas. Has aprendido varios métodos para cambiar la simbología de las imágenes y resaltar entidades de interés. A continuación, ha explorado e interpretado los datos utilizando herramientas para interactuar con el mapa.
Encontrará más tutoriales en la galería de tutoriales.