Determinación del Indice de Area Foliar (IAF) a partir de imágenes de satélite con GRASS en QGIS

El índice de área foliar (IAF; LAI por sus siglas en inglés) puede ser estimado a partir de imágenes de satélite (Landsat). Es el cociente del área total de las hojas de una planta al área del suelo que ella ocupa. Es un indicador de biomasa y resistencia vegetal. El manual de SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land, Idaho, 2002) señala que puede determinarse mediante la siguiente expresión:

donde el SAVI corresponde al Índice de Vegetación Ajustado al Suelo que se calcula usando la expresión:

donde ρ4 and ρ3 son las reflectividades para las bandas 4 (infrarrojo cercano) y 3 (rojo) y L es una constante que pretende sustraer el efecto de la humedad del suelo sobre los índices de vegetación. Si L es igual a cero la expresión anterior se convierte en el bien conocido NDVI (Índice de Vegetación de Diferencias Normalizadas):

No obstante, la primera expresión es una ecuación empírica que ha sido calibrada sólo para el Sur de Idaho y no es de uso universal. Ellos usaron un valor de L igual a 0,1 porque la desviación estándar fue mínima para 5 condiciones de suelo que evaluaron. Ese es el valor que se asumirá en nuestro caso. Por otra parte, ellos determinaron que el valor máximo del LAI es 6,0 por lo que esto corresponde a un SAVI máximo de 0.687. Se refiere que a partir de allí los valores de SAVI se “saturan” con el incremento del LAI y no cambian de manera significativa. Si el SAVI es menor de 0.1 entonces se asume que el LAI es igual a 0.00001. Estas son condiciones necesarias para el álgebra de mapas.

El procedimiento va a ser aplicado en la zona de la imagen siguiente:

La imagen corresponde a una composición multiespectral en color verdadero (321), equalizada con el script gdal_contrast_stretch (dans-gdal-scripts en Linux Debian), con una media y desviación estándar para cada banda de 127 y 73; respectivamente. Las bandas 4 (infrarrojo cercano) y 3 (rojo) se importaron al ambiente de GRASS (dataset calabozo) con el módulo r.in.gdal. Con el módulo r.mapcalc se ejecutó en cónsola de GRASS el siguiente comando:

r.mapcalc "SAVI_0.1=((banda4-banda3)/(banda4+banda3+0.1))*(1+0.1)"

para obtener los valores de SAVI para un L = 0,1. En la imagen siguiente se observa el resultado:

donde la metadata refiere una variación de los valores de SAVI entre -0.713021 y 1.059539. Para obtener los valores de LAI se apeló al uso del módulo r.mapcal, donde con un anidamiento de if (similar a la forma como se emplea en una hoja de cálculo), se determinaron los valores en una sola línea de comando; tal como se encuentra en la siguiente expresión:

r.mapcalc "LAI=if(SAVI_0.1<0.1,0.00001,(if(0.1<SAVI_0.1 && SAVI_0.1<0.687,-log((0.69-SAVI_0.1)/0.59)/0.91,if(SAVI_0.1>0.687,6,0))))"

Los valores de LAI determinados se reflejan en la siguiente imagen:

con la paleta de colores (módulo r.colors) que va desde el azul (valores bajos de LAI), pasando por el amarillo (valores intermedios de LAI), al verde (valores máximos de LAI). La metadata del ráster refleja que los valores del LAI varían entre 0.000010 y 6.000000, es decir, de la manera esperada (corroborado con la herramienta para identificar objetos espaciales; en este caso píxeles).

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4 respuestas a Determinación del Indice de Area Foliar (IAF) a partir de imágenes de satélite con GRASS en QGIS

  1. sadeckgeo dijo:

    Nem precisou fazer correção atmosférica?

  2. Agora não fiz. Estou provando métodos com QGIS-GRASS a onde quero mudar o meu trabalho feito com R (onde sim trabalhei com a correção atmosférica). Muito obrigado pelo o seu comentário.

  3. Pingback: Determinación de la emisividad superficial (ε) usando valores de LAI con GRASS en QGIS |

  4. Pingback: Script para determinar sucesivamente NDVI, SAVI, LAI y εNB en cónsola de GRASS-QGIS (Linux Debian) |

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