domingo, 22 de mayo de 2011

Descargando imágenes Landsat TM y ETM+...

Hola comunidad!!!

He decidido iniciar una serie de entradas para explicar un interesante procedemiento para analizar imágenes satelitales y detectar cambios en un área específica. La idea de esta serie de tutoriales es recrear un caso de estudio durante la emergencia invernal en Colombia en el primer semestre del 2011 que tuve la oportunidad de trabajar con el equipo de OpenStreetMap Colombia y #BrigadaDigital. La primera parte del tutorial consistirá entonces en introducir las herramientas que se utilizarán, el aŕea de estudio y como obtener los conjuntos de datos.

Este caso de estudio se centrará en la región de la Cienaga de la Mojana y el cauce bajo del Rio Magdalena entre los Departamentos de Bolivar y Cesar en Colombia.


Para el análisis se utilizará herramientas de código abierto. La imagen muestra una captura de pantalla de Quantum GIS desplegando varios shapefiles con los departamentos y municipios de Colombia y dos imágenes Landsat del área de estudio. Quantum GIS (QGIS) es una completa suite de soporte y análisis a sistemas de información geográficos soportado por la Open Source Geospatial Foundation de libre acceso y descarga. Un excelente tutorial para su instalación y compilación desde código fuente para diferentes plataformas puede ser consultado aqui.

En esta primera entrada nos centraremos en como descargar las dos imágenes Landsat desde el portal del Earth Resources Observation and Science (EROS) Center. Una vez en el portal, este abre un pequeño pero muy completo applet (java es requerido) desde donde es posible descargar libremente las imágenes. Existen varios conjuntos de datos pero nos limitaremos a consultar los archivos del programa de satélites Landsat TM y ETM+. Por defecto, la colección desplegada son las imágenes ETM+ pero desafortunadamente estas cuentan con un defecto en la corrección de la toma que introduce unas franjas en la imagen, por lo que para este caso usaremos la colección Landsat TM (Thematic Mapper). A pesar de esto, ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus) es una gran fuente actualizada de datos de muy buena resolución. La principal diferencia entre TM y ETM+ es que la ultima trae una banda pancromática que, después de cierto proceso, permite aumentar la resolución espacial de la imagén a pixels de 15x15 metros. La resolución máxima de las imagenes TM es de 30x30 metros.

Dado que para el caso de estudio 30 metros son suficientes y que buena parte del área de La Mojana se encuentra afectada por el error de corrección de ETM+ utilizaremos solo imágenes TM. Para cambiar la colección en el Applet vamos a [Collection -> Landsat Archive -> Landsat 4-5 TM]. Los otros parámetros a ajustar son la latitud y longuitud de la toma que queremos descargar, también es posible usar el path/row de la imagen. Como muestra la figura, para el caso de La Mojana y la rivera baja del Magdalena los datos son: [path/row: 8/54, Lat/Long: 8.7/-73.6]


Como la idea del estudio será detectar cambios en la zona (qué áreas están inundadas???) necesitaremos dos imagenes en distintos momentos, antes y después de las inundaciones. La figura anterior muestra la fecha de la imagen (Enero 22 de 2010) un año atrás. La siguiente figura muestra la misma área el 13 de Marzo de 2011, en medio de la segunda ola invernal que azotó a Colombia.


Una vez tenemos las coordenadas y las fecha de las tomas las descargamos haciendo clik en el boton [Add] y luego en [Send to Cart] (Exige registro previo). Si la imagen se encuentra disponible para descarga (Marcan la toma con la palabra 'Downloadable' en la esquina superior izquierda) la descarga se hará de inmediato, sino tomará entre 3 y 5 días mientras preparan la toma y nos avizarán por email cuando la descarga este lista.


Existen 4 opciones de descarga, por lo general, utilizo las dos últimas las cuales vienen georeferenciadas. LandsatLook Images with Geographic Reference es una imagen JPEG mostrando un True Colour Composite (RGB) de la toma, muy util para un análisis preliminar dado su menor tamaño (entre 7 y 8 Mb). Level 1 Product es el conjunto de las 7 bandas de TM en formato GeoTIFF (una imagen por cada banda), mucho más pesado que el anterior (~170MB) pero que permite un análisis mucho más especializado.

Algunas características de las bandas de Landsat TM son:

BandResolutionWavelength µmDescription
130m0.45-0.52Blue
230m0.53-0.61Green
330m0.63-0.69Red
430m0.78-0.90Near Infrared
530m1.55-1.75Short-wave Infrared
660m10.4-12.5Thermal Infrared
730m2.09-2.35Short-wave Infrared


Las bandas infrarojas (4,5 y 7) resultan de gran utilidad para identificar las área inundadas dado que los cuerpos de agua absorben muy bien este tipo de ondas. Las siguientes figuras muestran el Level 1 Product una vez descomprimido y un acercamiento al área de estudio en la banda 4 (Near Infrared).



Suficiente por ahora, en la siguiente entrega nos adentraremos en los detalles de QGIS y como cargar y analizar las imagenes Landsat que acabamos de descargar.

2 comentarios:

Jose dijo...

Hola Andres me parece muy interesante tu tutorial y queria hacerte 3 consultas

como obtienes el pat/row latitud y longitud?
queria seguir tu tutorial con datos de peru.
has probado con las imagenes de google q tiene por años?
se puede hacer esto para comprobar cambios catastrales?

amigos del planeta/natural planet dijo...

Buen dia Andres

Quiero realizar un estudio sobre la evolución 1949-2012 la dinámica del rió Bogotá en su cuenca alta y media. Sin embargo me es necesario ubicar imágenes históricas desde esta época sin q corresponda a vuelos aéreos osea comprar en IGAC. sabes enlaces donde pueda bajar gratuitamente estos archivos?? y MDT del area de la cuenca?? los archivos se trabajaran en ARCMAP.

Agradezco la informacion