Observatorio de Investigación y Desarrollo Tecnológico


  • REVISTA DE TELEDETECCION//(NUM. 53)

    Volumen: 53, Numero: 1, Páginas: 45-57 pp.

    ESTUDIO DE BOFEDALES EN LOS ANDES ECUATORIANOS A TRAVES DE LA COMPARACION DE IMAGENES LANDSAT-8 Y SENTINEL-2

    Abstract

    The objective of the present study was to compare the Landsat-8 and Sentinel-2 images to calculate the wetland ?s extension, distribution and degree of conservation, in Reserva de Producción de Fauna Chinborazo (RPFCH) protected area located in the Andean region of Ecuador. This process was developed with in situ work in 16 wetlands, distributed in different conservation levels. The Landsat-8 and Sentinel-2 images were processed through a radiometric calibration (restoration of lost lines or pixels and correction of the stripe of the image) and an atmospheric correction (conversion of the digital levels to radiance values), to later calculate the Vegetation spectral indexes: NDVI, SAVI (L = 0.5) where L is a constant of the soil brightness component, EVI2 (improved vegetation index 2), NDWI (standard difference water index), WDRI (wide dynamic range vegetation index) and the Red Edge model only available for Sentinel-2 in this study. Making a classification of the Bofedal ecosystem in satellite images by applying Random Forest, the most important variables with Landsat-8 were EVI2 (37.72 percent) and SAVI with L = 0.5 (30.97 percent), while with Sentinel-2 the most important variables correspond to the Red Edge (38.54 percent) and WDRI (27.06 percent). With the indices calculated, two categories of analysis were determined: a) wetland integrated by the levels: intervened [1], moderately conserved [2] and conserved [3] and b) other than wetland [4] integrated by areas that do not correspond to this ecosystem. Landsat-8 shows that the percentage of correct classifications of pixels belonging to the wetland category corresponds to: [1] 72.76 percent, [2] 58.38 percent, [3] 68.42 percent, while for the category other [4] were correct 95.15 percent. With Sentinel-2, the percentage of correct classifications corresponds to [1] 95.00 percent, [2] 82.60 percent, [3] 96.25 percent, while for the category other [4] the correct answers were 98.13 percent. In this way with Landsat-8 the wetland corresponds to 21.708,54 ha (41.21 percent), while with Sentinel-2 the wetland represents a total of 20,518 ha (38.95 percent), of the 52,560 ha that belong to the RPFCH, concluding that Sentinel-2, due to its better spatial resolution, and the incorporation of its new bands in Red Edge, obtains better results in image classification.


    Keywords


    bofedal, Landsat8, Sentinel2, Random Forest, Red Edge


    Resumen

    Resumen: El objetivo del presente estudio fue comparar las imágenes Landsat-8 y Sentinel-2 para calcular la extensión, distribución y grado de conservación del bofedal en la Reserva de Producción de Fauna Chimborazo (RPFCH) ubicada en la región andina de Ecuador. Este proceso se desarrolló con trabajos in situ en 16 bofedales con diferentes grados de conservación. Las imágenes Landsat-8 y Sentinel-2 fueron procesadas a través de una calibración radiométrica (restauración de líneas o píxeles perdidos y la corrección del bandeado de la imagen) y una corrección atmosférica (conversión de los niveles digitales a valores de radiancia), para posteriormente calcular los índices espectrales de vegetación: NDVI, SAVI (L= 0,5) donde L es una constante del componente de brillo del suelo, EVI2 (índice de vegetación mejorado 2), NDWI (índice de agua de diferencia normalizada), WDRI (índice de vegetación de rango dinámico amplio) y el modelo Red Edge que solo está dispone en Sentinel-2 dentro de este estudio. Haciendo una clasificación del ecosistema bofedal en las imágenes satelitales aplicando Random Forest, las variables más importantes con Landsat-8 fueron EVI2 (37,72 por ciento) y SAVI con L=0,5 (30,97 por ciento), mientras que con Sentinel-2 las variables más importantes corresponden a los índices Red Edge (38,54 por ciento) y WDRI (27,06 por ciento). A partir de los índices calculados, se determinaron dos categorías de análisis: a) bofedal, integrado por los niveles: intervenido [1], medianamente conservado [2] y conservado [3] y b) otros, integrado por áreas que no corresponden a bofedales [4]. Mediante Landsat-8 se evidenció que el porcentaje de clasificaciones correctas de píxeles pertenecientes a la categoría bofedal corresponde a: [1] 72,76 por ciento, [2] 58,38 por ciento, [3] 68,42 por ciento, mientras que para la categoría otros [4] 95,15 por ciento fueron correctas. Con Sentinel-2, el porcentaje de clasificaciones correctas corresponde a [1] 95,00 por ciento, [2] 82,60 por ciento, [3] 96,25 por ciento, y para la categoría otros [4] los aciertos fueron 98,13 por ciento. De esta forma con Landsat-8 el bofedal corresponde a 21.708,54 ha (41,21 por ciento), mientras que con Sentinel-2 el bofedal representa un total de 20.518 ha (38,95 por ciento), de las 52.560 ha que pertenecen a la RPFCH, concluyendo que Sentinel-2, debido a su mejor resolución espacial, y a la incorporación de bandas en el Red Edge, obtiene mejores resultados en la clasificación de imágenes.


    Palabras Clave


    bofedal, Landsat-8, Sentinel-2, Random Forest, Red Edge





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