Se ha definido un espacio forestal considerando que se caracteriza usualmente por presencia abundante y mayoritaria de masa forestal más o menos intervenida por el hombre. La respuesta espectral del fondo estará por lo tanto muy sesgada hacia la de vegetación sana, con influencia mayor o menor de suelo y sotobosque. Las anomalías espectrales esperables se corresponden con materiales y superficies artificiales, incendios, nubes, láminas de agua aisladas y ruido de la propia imagen hiperespectral.
Se describen a continuación los datos de los tres test (El Escorial, Grano de Oro- Bosque Húmedo y Palmar Sur-Forestal) considerados en este escenario.
5.2.3.1 Test de El Escorial
Las imágenes AHS pertenecientes al test de El Escorial se adquirieron en mayo de 2006. Los datos fueron tomados a una altura de vuelo de 1300 m, con 2700 m de cobertura transversal a la trayectoria y 14 km de cobertura en la dirección del eje de vuelo, y una resolución espacial de 3.5 m, con rumbos de vuelo N-S y E-0.
El área forestal del experimento en la imagen, ubicada en la localidad de El Escorial, próximo a Madrid capital, fue preparada antes del vuelo llevando a cabo varias parcelas de terreno con diferentes tipos de vegetación sana así como enferma (afectada por diversas plagas). Se realizó una toma de datos in situ de la vegetación y otros objetos de interés en el momento de la adquisición de las imágenes hiperespectrales con un espectrorradiómetro ASD modelo Field-Pro. Estos datos fueron utilizados más adelante para calibrar los valores de reflectancia espectral y caracterizar las anomalías detectadas.
164 DETECCIÓN DE PATRONES Y ANOMALÍAS ESPECTRALES DEL TERRENO MEDIANTE ESPECTROMETRÍA DE IMAGEN DE ALTA RESOLUCIÓN
Cuando el vuelo fue planeado, no se fue consciente de la presencia de ningún edificio en los alrededores, ya que estos no aparecen en el mapa cartográfico utilizado. Estas construcciones no se descubrieron una vez producido el vuelo con el estudio de las imágenes. Había también otros objetos artificiales en la zona de estudio, tales como los dos coches que se utilizaron operativamente en el diseño del test en campo, algunas lonas de tejido sintético, dos paneles metálicos y una grúa utilizada para medir la reflectancia del dosel del árbol (Figura 5.6) que se adoptaron como objetivos-anomalías para el algoritmo de detección, ya que suponen objetos artificiales bien contrastados en un entorno natural.
La escena es ideal para el estudio de detección de anomalías, tenemos varias imágenes hiperespectrales donde se sabe que hay algunos objetos artificiales, pero no es posible identificar a estos simplemente observando la imagen. En la imagen del AHS (Figura 5.7) los objetos no pueden reconocerse porque son pequeños en relación con la resolución espacial de la imagen.
En realidad, algunos de los objetos son más pequeños que la resolución espacial, como las marcas o señuelos en las esquinas de las parcelas de ensayo. Cada uno de los coches representan superficies metálicas de aproximadamente 9 m2 (más
pequeño que la superficie cubierta por un píxel de 12 m2). Las superficies de los
paneles y lonas también fueron aproximadamente equivalentes al tamaño de un coche.
Las parcelas de ensayo fueron señalizadas en cada esquina con un panel cuadrado de aproximadamente dos metros cuadrados, a modo de señuelo. El tamaño de cada parcela fue de aproximadamente 144 m2 (12 m × 12 m). Los resultados obtenidos
muestran la capacidad de detectar (ver Apartado 6.3) este tipo de anomalía subpíxel con pocas falsas alarmas con los métodos desarrollados y probados.
Espectrómetro de Imagen AHS
Nivel de proceso L1b, reflectancia/Georreferenciadas Número de escenas 4
Fecha de adquisición abril de 2004 y mayo de 2006 Tamaño de las escenas 249 filas x 262 columnas Resolución espacial 3.5 m
Resolución espectral 80 bandas: VNIR, SWIR, TIR
Ruido Bandas 59 a 63
Tamaño de las anomalías > 1 x 1 m
Validación Firmas espectrales, paneles puntería, AMDC, HyPERION Tabla 5.12 Resumen de los datos correspondientes al Test de El Escorial (Madrid).
5.2.3.2 Test de Grano de Oro-Bosque Húmedo
Los datos hiperespectrales utilizados en este test se corresponden con la campaña de Costa Rica de adquisición en tándem de los sensores HyMAP y MASTER del 7 de marzo de 2005, así mismo siguiendo un rumbo de vuelo SE-NO.
165 DETECCIÓN DE PATRONES Y ANOMALÍAS ESPECTRALES DEL TERRENO MEDIANTE ESPECTROMETRÍA DE IMAGEN DE ALTA RESOLUCIÓN
Se ha definido una subescena de 650 por 650 píxeles de tamaño que cubre una zona de bosque húmedo tropical correspondiente a un paraje denominado Grano de Oro, al sureste en la Provincia de Cartago de Costa Rica. La escena presenta un área deforestada en medio del bosque denso, en un paisaje escarpado cruzado por la vaguada del río Pacuare (Figura 5.7).
Las anomalías esperables son áreas de mediano tamaño de suelo desnudo, deforestado o que presente alguna patología forestal acusada. Debido a al orografía y a la iluminación diferencial consecuente en la subescena, también se podrían detectar anomalías como consecuencia de estos efectos exclusivamente motivados por el sensor y la radiación solar diferencialmente capturada.
Espectrómetro de Imagen HyMAP, MASTER
Nivel de proceso L1b, reflectancia/Georreferenciadas Número de escenas 2
Fecha de adquisición 25 de marzo de 2005
Tamaño de las escenas 650 filas x 650 columnas (HyMAP) 350 filas x 350 columnas (MASTER) Resolución espacial 15 m (HyMAP) y 10 m (MASTER) Resolución espectral 125 bandas: VNIR, SWIR (HyMAP)
50 bandas: VNIR, SWIR, TIR (MASTER) Ruido Bandas 62,63,64,125 (HyMAP)
Bandas 16-19, 26-41, 49-50 (MASTER) Validación Firmas espectrales, HyPERION
Tabla 5.13 Resumen de los datos correspondientes al Test Grano de Oro-Bosque Húmedo (Costa Rica).
5.2.3.3 Test de Palmar Sur-Forestal
Se han utilizado para este test imágenes adquiridas en tándem con los sensores HyMAP y MASTER sobre otro área forestal de Costa Rica, en la Península de Osa, próxima al pueblo de Palmar Sur. Las imágenes fueron tomadas el 29 de marzo de 2005, bajo el mismo rumbo de vuelo, SE-NO, del resto de la campaña.
La zona forestal definida en este test presenta mayor intervención humana y tipología de especies distintas a la del test de Bosque Húmedo de Costa Rica. El área responde a una zona en desarrollo creciente (Figura 5.7), con amplias plantaciones de palma (30%), en la que el bosque original va perdiendo paulatinamente espacio, quedando reducido a las laderas y zonas más inaccesibles. Se produce además una erosión (15%) fácilmente observable que causa la aparición en la escena de un aporte significativo al fondo espectral de suelo desnudo (20%).
Se han reconocido en la zona un total de 6 parcelas, supervisión que ha sido utilizada como dato de validación en la detección de anomalías. En función de la resolución espacial de las imágenes, de 15 y 10 m respectivamente para HyMAP y MASTER, son esperables anomalías de tamaño medio-grande (entre 3 x 3 píxeles y > 5 x 5 píxeles) correspondientes a materiales artificiales como metales, hormigón y asfalto, nubes y parcelas aisladas de suelo desnudo.
166 DETECCIÓN DE PATRONES Y ANOMALÍAS ESPECTRALES DEL TERRENO MEDIANTE ESPECTROMETRÍA DE IMAGEN DE ALTA RESOLUCIÓN
Espectrómetro de Imagen HyMAP, MASTER
Nivel de proceso L1b, reflectancia/Georreferenciadas Número de escenas 2
Fecha de adquisición 29 de marzo de 2005
Tamaño de las escenas 1212 filas x 512 columnas (HyMAP) 1716 filas x 716 columnas (MASTER) Resolución espacial 15 m (HyMAP) y 10 m (MASTER) Resolución espectral 191 bandas: VNIR, SWIR (HyMAP)
50 bandas: VNIR, SWIR, TIR (MASTER) Ruido Bandas 62,63,64,125 (HyMAP)
Bandas 16-19, 26-41 (MASTER) Tamaño de las anomalías > 3 x 3 píxeles
Validación Firmas espectrales, HyPERION
Tabla 5.14 Resumen de los datos correspondientes al Test de Palmar Sur-Forestal (Costa Rica).
El Escorial
E3_A3.T04 AHS cube rgb 7,4,2
Grano de Oro-Bosque Húmedo
E3_A14.T19 HyMAP cube 13,7,1
Palmar Sur-Forestal E3_A15.T21 HyMAP cube 13,7,1
Figura 5.7 Imágenes de las Áreas de Test para el Espacio Forestal.