Source: https://www.scribd.com/document/105194962/LIDARn2
Timestamp: 2018-04-21 04:35:39+00:00

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Número 2. Febrero de 2012 Red Linkfor
Esta HOJA DIVULGADOR A es una síntesis de la 2ª Demostración Empresarial de la Red LinkFOR. Llevada a cabo por Fernando Martín (Albera Medio Ambiente, S.L.) y Grégori Miaillier (Basartea, S.L.) el 27 de febrero de 2012 en el centro de CIFP Lorenzo Milani, en Cabrerizos (Salamanca). rrollado La desde teledetección, se ha desalos años 40 y per-
ía n g tió lo s o e n g c a s te l le y a a n a tur ió d c a na c ic s te pl io e a c d a le R p e A s T ID e L s lo
mite, hoy día, acceder actualizadas sobre un territorio dado. La diversidad de los sen-
diversas informaciones de gran precisión y regularmente sores y técnicas empleadas permite obtener datos aprovechables tanto a pequeña y gran escala. El LiDAR es una tecnología de teledetección basada en la medición de distancias mediante láser. Proporciona la altitud del terreno así como la altura de vegetación con gran precisión, a diferencia de la teledetección clásica que proporciona imágenes.
-Localización de tropas enemigas -Localización de infraestructuras (puentes, ferrocarriles, fábricas, rampas de lanzamiento de V1, etc.) y seguimiento de los ataques contra ellas. Con la técnica también aparecen los engaños: Durante la preparación del desembarco de Normandía los aliados crearon tanques de plástico (ver foto), soldados de madera, siluetas de vehículos de madera y cartón, aviones de pega… todo ello para que los espías alemanes y las fotos aéreas de estos se convencieran de que aquel enorme grupo de soldados existía y estaba listo para el combate y que el desembarco se iba a realizar por Calais. El engaño funcionó. La Crisis de los Misiles en Cuba estalló en 1962, ya que, gracias a la fotointerpretación, los EEUU detectaron obras para silos de lanzamiento de misiles, algo que desencadenó el actual embargo a Cuba. Las fotos las realizaron con un avión U2 de la CIA (ver foto). Se basa en el comportamiento de los cuerpos ante la energía que les llega. Los sensores captan la energía midiendo este comportamiento. Así, cada punto se representa por su respuesta ante un estímulo externo (luz, por ejemplo) o del propio sistema (un láser, por ejemplo). Nos permite obtener información de manera remota, lo que complementa (y sustituye en parte) en trabajo de campo. mera Guerra Mundial, donde los pilotos buscaban localizar a las tropas enemigas desde sus aviones. Con el desarrollo de la aviación en la Primera Guerra Mundial y las necesidades bélicas de ambos bandos, ya que ambos necesitaban obtener fotografías aéreas de las líneas y retaguardias enemigas La guerra fría hizo que se invirtiese gran cantidad de recursos en desarrollo de la tecnología espacial, sobre todo satélites, cuya tecnología, muy poco a poco, ha ido llegando al uso civil, fundamentalmente por imágenes de satélite de buena resolución que están a nuestra disposición simplemente pagando por ellas. A pesar de los avances en la tecnología, los engaños con infraestructuras falsas siguen existiendo y se hicieron famosos durante la primera Guerra del Golfo, cuando Irak intentó despistar a los bombarderos norteamericanos con tanques y lanzacohetes Scud hinchables, fabrica-
Durante la Segunda Guerra Mundial se mejoró notablemente la técnica y, dado el avance de la tecno▌ Origen histórico de la teledetección logía en general, la La teledetección tiene su origen en fotointerpretación alcanzó una imaplicaciones militares durante la Priportancia crucial en ambos bandos:
dos en Italia. Hoy se fabrican al norte de Moscú, y se los venden al ejército ruso…., esto muestra la importancia de la fotointerpretación (ver foto).
▌ Tipos de sensores e información que recogen. Información más utilizada por el sector forestal
En el campo de la gestión forestal las ortoimágenes son las más utilizadas con diferencia, aunque existen otros tipos de datos como los Lidar o los infrarrojos. El tamaño de pixel cambia entre imágenes de satélite y fotos realizadas con aviones (al menos en las aplicaciones civiles no tienen parangón, ya que lo mínimo hoy por hoy accesible en satélite es de 41 cm, pudiendo ser desde un avión de pocos cm). Las diferencias prácticas entre unos y otros son fundamentalmente las siguientes: - Aerotransportado: se puede obtener una información con una resolución mucho más alta. La periodicidad es menor y el coste directo para el usuario puede ser nulo en el caso de usar la disponible y mucho mayor si encarga un vuelo personalizado. - Satélite: la resolución es menor, pero por el contra la periodicidad es mayor, pudiendo hacer un seguimiento de la misma zona en cuestión de días. El catálogo es amplísimo pero hay que asumir un coste directo para el usuario.
Las empresas de vuelo son muchas y muy accesibles. En España están por ejemplo Azimut, Dielmo, Stereocarto, Tracasa, ICC, etc: ▌ ▌ ▌ ▌ www.dielmo.com/ www.stereocarto.com/ www.azimutsa.com/ www.icc.es/esl/Home-ICC/Inici
En cuanto a las imágenes de satélite, la oferta es más limitada por cuestiones de coste de la infraestructura. Hay muchas páginas que ofrecen productos de diferentes satélites: ▌ www.astrium-geo.com/es/ ▌ www.digitalglobe.com/ ▌ www.geoeye.com/CorpSite/ pios satélites. Cuestiones a tener en cuenta con las imágenes de satélite:
Los EEUU desarrollaron en los años 60 el Programa de Observación ERTS (Earth Resources Technology Satellites), que conocemos como LANDSAT, empezando a operar el primer satélite en 1972, desde cuando se tienen datos. Desde entonces otros países han desarrollado programas similares y, hoy en día, hasta empresas privadas poseen sus pro-
Resolución espacial: Este concepto designa al objeto más pequeño que se puede distinguir en la imagen. Está determinada por el tamaño del píxel, medido en metros sobre el terreno, esto depende de la altura del sensor con respecto a la Tierra, el ángulo de visión, la velocidad de escaneado y las características ópticas del sensor. Por ejemplo las imágenes Landsat TM, tienen una resolución espacial
de 30x30 m en las bandas 1,2,3,4, 5 y 7 y de 120x120m en la 6 (térmica). Geoeye o Quickbird ofrecen resoluciones entre 0,5 y 1 m. Las mejores resoluciones se obtienen en el pancromático (gris). Resolución espectral: Consiste en el número de canales espectrales (y su ancho de banda) que es capaz de captar un sensor. Por ejemplo SPOT tiene una resolución espectral de 3, Landsat de 7. Los nuevos sensores, llamados también espectrómetros o hiperespectrales llegan a tener hasta
256 canales con un ancho de banda muy estrecho (unos pocos nm) para poder separar de forma precisa distintos objetos por su comportamiento espectral. Por combinación de las diferentes bandas se pueden obtener resoluciones finales más finas, hasta, al menos, la resolución del pancromático. El IR se puede usar para la distinción entre especies, por ejemplo entre coníferas y frondosas, o entre diferentes frondosas (ver imágenes). Resolución radiométrica: Se la llama a veces también resolución dinámica, y se refiere a la cantidad de niveles de gris en que se divide la radiación recibida para ser almacenada y procesada posteriormente. Esto depende del conversor analógico digital usado. Así por ejemplo Landsat MSS tiene una resolución espectral de 26= 64 niveles de gris en el canal 6, y Landsat MSS en las bandas 4 a 7 de 27= 128 niveles de gris, mientras que en Landsat TM es de 28 = 256. Resolución temporal: Es la frecuencia de paso del satélite por una mismo punto de la superficie terrestre. Es decir cada cuanto tiempo pasa el satélite por la misma zona de la Tierra. Este tipo de resolución depende básicamente de las características de la órbita. El ciclo de repetición de los Landsat-1 al Landsat -3 era de 17 días. A partir del Landsat 4 en 1984 el ciclo de repetición se redujo a 15 días. SPOT permite un ciclo de repetición de entre 3 y 26 días. Algunos satélites ofrecen una resolución espacial de 1 día (pasan a la misma hora).
Directiva INSPIRE (Infraestructure for Spatial Information in Europe), COM/2004/516/0175/ (COD). Intenta conseguir fuentes de información geográfica homogéneas para toda Europa. Coordina a los estados en la toma de datos espaciales y obliga a ponerlos a disposición de los ciudadanos.
Consecuencia de esto es la existencia de los servicios dados por el IGN a través del CNIG y de otros portales de las CCAA o el Programa PNOA: ▌ www.ign.es/PNOA/ El Plan Nacional de Ortofotografía Aérea (PNOA) tiene como objetivo la obtención de ortofotografías aéreas digitales con resolución de 25 ó 50 cm y modelos digitales de elevaciones (MDE) de alta precisión de todo el territorio español, con un período de actualización de 2 ó 3 años, según las zonas. Se trata de un proyecto cooperativo y cofinanciado entre la Administración General del Estado (quien hace la coordinación, a través del IGN) y las Comunidades Autónomas (quienes realizan los vuelos). El visor Iberpix nos permite ver ortofotos e imágenes de satélite, e incluso descargarlas para su uso: ▌www2.ign.es/iberpix/visoriberpix/visorign.html Además se pueden realizar descargas en la página del CNIG: ▌http://centrodedescargas.cnig.es/ CentroDescargas/inicio.do Además existe un Plan Nacional de Teledetección (www.ign.es/PNT/) mediante el cual se compran imágenes de satélite y se ponen a disposición de los usuarios. Existe además un amplio modo de acceso a la información pública: Catastro, SIGPAC, servidores WMS (Web Map Server)
Los satélites comerciales más interesantes (por resolución) son: - Geoeye (2008): resolución de 41 cm en modo pancromático, 1.65 m en modo multiespectral. - Quickbird (lanzado en 2001): Resolución de 60 cm en modo pancromático 2.4 m en modo multiespectral. - WorldView (2009): Resolución de 46 cm en modo pancromático, 1.84 m en modo multiespectral. Todos tienen órbitas síncronas con el Sol y una altura en torno a 450 km, con lo cual vuelve a pasar por un mismo lugar en un tiempo de pocos días.
La densidad de puntos obtenidos depende de Según el tipo de material empleado, la interpreta- numerosos parámetros como la estructura de ción de la señal registrada permite identificar uno la vegetación o la orografía de la zona volada, o varios rebotes, que corresponden a obstáculos aunque el factor más determinante es el plan en el viaje del láser. Las coordenadas de cada rebo- de vuelo. Este último se diseña de forma que te están calculadas gracias a la combinación de tres se alcance la densidad de pulsos por m2 deseaaparatos de medición: da (generalmente de 0,5 pulsos/m2 en el caso - El sensor del PNOA y unos Lidar: mide la 4 pulsos/m2 para detección árboles posición del la investigación).
El LiDAR (acrónimo del inglés Light Detection And Ranging) aerotransportado es una tecnología desarrollada en la última década que permite calcular la distancia desde un emisor a una superficie, mediante la medición del tiempo de retraso entre la emisión de un pulso láser y la recepción de la señal reflejada o rebote. La diferencia fundamental con el Radar es que en lugar de usar ondas de radio utiliza un haz de luz láser infrarrojo. Esta particularidad tiene como gran ventaja la posibilidad de realizar mediciones en una dirección muy concreta, ya que la dispersión del láser es muy limitada. El emisor está aparejado con un registrador de datos de alta velocidad que permite registrar el tiempo necesario para que el pulso viaje del avión al suelo y vuelva, una vez reflejado, al avión.
punto respecto al avión. - Un sistema GPS: mide la posición del avión en el espacio (coordenadas x, y, z). - El sistema IMU (unidad de medición inercial) que permite conocer la inclinación del avión. Las ventajas del Lidar respecto a otras tecnologías es que los datos pueden adquirirse por la noche o en condiciones atmosféricas en las que la fotografía aérea convencional no puede hacerlo. Los datos finales obtenidos gracias al LiDAR son archivos de puntos con sus tres coordenadas (x, y, z) así como otros parámetros: intensidad del señal, número de rebote (para cada pulso), ángulo del espejo u otros parámetros de medición. Además, existen algoritmos que permiten clasificar los puntos en función del tipo de obstáculo encontrado (vegetación, suelo, edificios, puentes,…).
y diámetro copa
▌ Modelización de los datos LiDAR
Los datos Lidar (archivos de puntos con coordenadas) son poco cómodos de manejar, ya que la información que contienen es muy poco visual a gran escala y los archivos informáticos ocupan mucha memoria, limitando o entorpeciendo su uso. Por lo tanto, la modelización de estos datos es una práctica muy habitual. Este proceso consiste en la creación de un raster, es decir una cuadricula regular (generalmente con 1m de lado, aunque este valor es totalmente parametrable) en la cual cada celda tiene un único valor (pixel). Los datos LiDAR permiten generar varios tipos de modelos: - MDS (Modelo Digital de Superficie): Modelización de la altura máxima de la superficie volada. Este modelo integra tanto la información de la altitud del terreno como de la vegetación u otros elementos que se hallan en por encima de él. - MDT (Modelo Digital de Terreno): Modelización de la altitud del terreno. Esta se corresponde generalmente a la elevación del último rebote de cada pulso, salvo en casos especiales (construcciones, vegetación muy densa) en los cuales la aplicación de algoritmos especializados permiten reconstruir el terreno. - MDV (Modelo Digital de Vegetación): Modelización de la altura de vegetación. Este modelo resulta de la diferencia entre los dos primeros. Los modelos digitales presentan muchas ventajas: - La mayoría de los programas SIG permiten trabajar con este formato de datos e incluso disponen de herramientas adaptadas a su estudio. - El volumen de datos es mucho más reducido que con los archivos de datos LiDAR. - Ofrece una representación muy visual de los datos. - Permite cruzar fácilmente la información de los modelos con otras fuentes de información geográfica (ortofotos, otros rasters, información vectorial,etc). - Permite ajustar la precisión de los datos a la escala de trabajo (ajustando el tamaño de celda). Las aplicaciones del MDT en el ámbito natural son numerosas y muy diversas. A continuación, se detallen algunas: -Estudio del terreno: cálculo de las pendientes del terreno, curvas de nivel de alta precisión, orientación del terreno, etc. -Estudio de la microtopografía: levantamiento y replanteo de la red viaria (incluso bajo zonas arboladas), detección de carboneras u otros restos de usos históricos, etc. -Estudios hidrológicos: delimitación de cuencas hidrográficas, dibujo del cauce de ríos y regatas, estudios de inundabilidad, etc. -Estudio de explotabilidad del monte: planificación de la red de vías de saca, estudio del tipo de explotación en función de las características del terreno, etc. -Planificación de obra civil: dimensionamiento de equipamientos, apertura de nuevas pistas, cálculo de volumen de movimientos de tierra etc. El MDV también ofrece un amplio abanico de posibilidades en cuanto a estudio de la vegetación: -A escala de masa o parcela: cálculo de la altura de vegetación, de la fracción de cabida cubierta, de la continuidad de la vegetación (vertical y horizontal), estudio de la estructura y complejidad de las masas forestales, etc. -A escala de monte: estudio de las calidades de estación, etc. -Estudio de la vegetación de ribera: cálculo de índices específicas (RFV), estudio del sombreo de la vegetación sobre el cauce, etc. Además, existe la posibilidad de estudiar la vegetación por estratos de altura, generando para cada uno un modelo específico.
puntos LIDAR
delineación de copas diferencia de alturas de arbolado entre Navarra y Guipúzcoa
▌ Inventarios forestales con LiDAR
La precisión de los datos LiDAR permite realizar inventarios forestales con el objetivo de calcular las existencias de masas arboladas sin tener necesidad de proceder a un trabajo de campo tan intensivo como en inventarios tradicionales. Existen dos métodos de trabajo distintos: -El inventario por delineación de copas: Este método se puede comparar con un inventario pie a pie. El objetivo es identificar todos los árboles de la zona de estudio, detectando sus copas, de tal forma que para cada árbol se dispone de sus coordenadas, su altura y, con algunos métodos, del diámetro de copa). Gracias a modelos estadísticos, se calculan las características dendrométricas de cada árbol (diámetro, área basimétrica, volumen). Conociendo los límites de las masas forestales, sus características se pueden calcular como en un inventario pie a pie tradicional, es decir por agregación de los datos de árboles individuales. -Inventario mediante estudio de la nube de puntos: Con este método se calculan directamente las características dasométricas en base a descriptores estadísticos de la nube de puntos LiDAR. Este método se desarrolla en varias fases. En una primera fase, se realiza un inventario de campo cuyo objetivo es permitir la construcción de los modelos estadísticos para el cálculo de los datos dasométricos en base a los datos LiDAR. En una segunda fase se aplican estos modelos al conjunto de los datos LiDAR de la zona de estudio, obteniendo así un raster para cada parámetro dasométrico. El tamaño de las celdas (pixel) de rasteres similar al de la superficie de las parcelas. Finalmente, se calculan las características de las masas, como promeAlgunos enlaces: Web del programa fusión, para manejo de datos Lidar: ▌ http://forsys.cfr.washington.edu/fusion/fusionlatest.html Web del servicio cartográfico del país vasco, con datos Lidar descargables: ▌ www.geo.euskadi.net/s69-15375/es/ Pagina con datos y herramientas Lidar online: ▌ www.lidar-online.com/ dio de los valores de las celdas que la componen. Estos métodos proporcionan resultados muy satisfactorios en masas de coníferas, donde permiten alcanzar precisiones comparables a la de otros métodos de inventario, pudiendo ser incluso mejor en algunos casos. Sin embargo, en el caso de masas de frondosas, con copas menos individualizadas y estructuras más complejas, la calidad de las predicciones disminuye considerablemente. Estas observaciones también son válidas en cuanto a la homogeneidad de las masas, cuanto más homogéneas, mejores los resultados. También conviene insistir en el hecho de que en ambos métodos, las estadísticas desempeñan un papel importante, por lo que las predicciones puntuales no pueden ser consideradas como válidas, debiendo considerar siempre los valores me-
▌Tecnología LIDAR en Gestión Forestal. 2ª Demostración de la RED linkFOR
AUTORES: Gregori Miaillier Herrero BASARTEA Fernando Martín López ALBERA Medio Ambiente, SL.
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