Serie temporal de NDVI en los robledales de Sierra Nevada

Las plantas, para realizar la fotosíntesis, solo absorben activamente una parte del espectro de luz visible (llamado PAR: photosynthetically active radiation), que comprende las longitudes de onda desde los 0.4 a los 0.7 µm (micrómetros). Las longitudes de onda entre los 0.7 y los 1.1 µm (correspondiente al infrarrojo cercano) son reflejadas por las hojas, porque afectan negativamente al aparato fotosintético por exceso de calor.

Esta diferencia en absorción/reflexión de la luz es útil para determinar la actividad fotosintética de las plantas desde sensores remotos. Un sensor remoto capta la luz reflejada de la superficie de la tierra, y almacena los valores de intensidad de distintas longitudes de onda en distintas bandas. Por ejemplo, los sensores VEGETATION de los satélites SPOT 4 y 5 trabajan con cuatro bandas (extensión global a una resolución espacial de unos 1100 metros por celda, con frecuencia temporal diaria):

• B0 0.43-0.47 µm (azul)
• B2 0.61-0.68 µm (rojo)
  
• B3 0.79 - 0.89 µm (infrarrojo cercano)
  
• MIR 1.58 - 1.75 µm (infrarrojo medio)
  

Con estos datos, el mejor modo de obtener una estima de la actividad fotosintética de la vegetación es usar el NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) que se calcula según la ecuación: NDVI=(B3-B2)/(B3+B2). Los resultados posibles tienen un rango entre -1 (actividad nula) y +1 (actividad máxima).



Para evitar el efecto de máscara que producen las nubes, las imágenes del sensor VEGETATION se procesan reteniendo el valor máximo de NDVI en periodos de 10 días, obteniéndose el producto S10 (ten-day syntheses), disponible de forma gratuita en free.vgt.vito.be.

He descargado la serie del continente europeo en el periodo 1999-2010 para centrarme en el análisis del NDVI de los robledales de Quercus pyrenaica en Sierra Nevada, que consta de 432 imágenes en formato HDF. GRASS GIS tiene un módulo específico para importar estas imágenes llamado i.in.spotvgt, que los procesa dejándolas listas para su uso.


A partir de este conjunto de imágenes, he analizado las series temporales de NDVI de las distintas poblaciones de Quercus pyrenaica en Sierra Nevada (cuadrículas de borde negro en el mapa anterior). Un resultado colateral de este análisis es el siguiente vídeo, en el que se muestra la serie de imágenes de NDVI de Sierra Nevada, y el gráfico de los valores máximo, medio y mínimo para el conjunto de las poblaciones.




Para generar este vídeo he usado:

• GRASS para generar los mapas.
• R (paquete Zoo) para generar los gráficos de la serie temporal.
• Imagemagick para unir las parejas de imágenes de las mismas fechas.
• Mencoder para generar un avi con todas las imágenes.
• Audacity para editar el audio (aunque no había muchas posibilidades de mejora...)
  
• Pitivi para generar el vídeo final con las transiciones y el audio.
  

Una animación mucho más interactiva (y con mejor calidad de imagen) puedes verla aquí (espera a que carguen todos los cuadros, y pulsa el botón "play" aunque no se vea nada; paciencia!).

Más adelante hablaré de los resultados del análisis, y si hay petición popular, dejaré los scripts para preparar el vídeo.

Un saludo!