Informe seguimiento CICyT

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DESARROLLO Y OPTIMIZACIÓN DE MÉTODOS Y
HERRAMIENTAS PARA LA EXTRACCIÓN DE INFORMACIÓN
CARTOGRÁFICA NECESARIA EN LA CARACTERIZACIÓN DE
SISTEMAS HIDROLÓGICOS (REN2003-04998)
DATOS BÁSICOS DEL PROYECTO Investigador
Principal Luis Ángel Ruiz Fernández Organismo
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA Centro
E.T.S.I. Geodésica, Cartográfica y
Topográfica Subvención concedida 48.300
Personal 0,00 Otros Costes 48.300 Fecha
Inicio 1/12/2003 Fecha finalización
30/11/2006
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• PARTICIPANTES
• Entidades Públicas
• UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA
• Investigadores (pertenecientes a la UPV)
• Josep E. Pardo Pascual (Dep. Ing. Cartográfica)
• Ángel Balaguer Besser (Dep. Matemática Aplicada)
• Mª Joaquina Porres de la Haza (Dep. Ing.
  Cartográfica)
• Alfonso Fernández Sarría (Dep. Ing.
  Cartográfica)
• Jesús Palomar Vázquez (Dep. Ing. Cartográfica)
• Jorge Recio Recio (Dep. Ing. Cartográfica)
• Mª José Felipe Román (Dep. Matemática Aplicada)

Grupo de Cartografía Geoambiental y Teledetección
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BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Desarrollo de
metodologías aplicadas a la extracción automática
de parámetros geográficos de interés en la
caracterización de sistemas hidrológicos,
empleando e integrando nuevas tecnologías de
teledetección y procesado digital de imágenes,
sistemas de información geográfica, análisis de
modelos digitales del terreno (MDT) y métodos de
análisis geoestadístico.

• OBJETIVO DEL PROYECTO
• Adecuar metodologías a la extracción de
  cartografía
• Usos del suelo (teledetección y análisis de MDT)
• Redes de drenaje y parámetros morfométricos del
  terreno
• Distribución pluviométrica (análisis
  geoestadístico)

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• TAREAS Y ACCIONES DEL PROYECTO
• Tarea 1 DESARROLLO DE MÉTODOS DE ANÁLISIS DE
  IMAGEN
• 1.1 Caracterización y cartografiado de usos del
  suelo
• 1.2 Identificación de elementos que afectan a la
  permeabilidad secundaria
• Tarea 2 EXTRACCIÓN DE CARACTERÍSTICAS DE MDT
• 2.1 Extracción de redes de drenaje y parámetros
  morfométricos
• 2.2 Extracción de cartografía derivada de MDT
• Tarea 3 MÉTODOS GEOESTADÍSTICOS Y ANÁLISIS SIG
• 3.1 Mejora de la interpolación para la
  generación de MDT
• 3.2 Caracterización de la distribución
  pluviométrica
• Tarea 4 EVALUACIÓN DE LAS METODOLOGÍAS
  DESARROLLADAS

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CRONOGRAMA
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DESARROLLO DEL PROYECTO

• Tarea 1.1 Caracterización y cartografiado de
  usos del suelo
• Técnicas de análisis de texturas clasificación
  por usos del suelo
• Nuevas variables de textura (Gabor, wavelets,
  semivariograma)
• Análisis de parámetros metodológicos
  (vecindario, )
• Preprocesado imágenes de alta resolución
  (QuickBird)
• Corrección de saturaciones radiométricas
• Ortorrectificación
• Nuevos métodos de clasificación
• Orientada a objeto
• Clasificación contextual / Data mining

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Caracterización y cartografiado de usos del suelo
Técnicas de análisis de texturas

• Alternativa a los métodos espectrales en zonas
• heterogéneas o mixtas (árboles-arbustos-herbáceas
  )
• asociadas a diferencias en densidad de
  vegetación

• Efecto sinérgico con información espectral,
  potencial de los nuevos sensores de alta
  resolución (MSPan)

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Caracterización y cartografiado de usos del suelo
Técnicas de análisis de texturas Fiabilidades con
diferentes grupos de variables en 4 zonas de
ensayo

• La fiabilidad del cartografiado por usos del
  suelo a partir de imágenes aumenta al combinar
  distintos tipos de variables

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Caracterización y cartografiado de usos del suelo

• Clasificación orientada a objeto incorporando
• Información catastral.
• Variables espectrales, estructurales, textura,
  forma, etc.
• Mejora de las clasificaciones. Línea futura de
  trabajo.

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DESARROLLO DEL PROYECTO

• Tarea 1.2 Identificación de elementos que
  afectan a la permeabilidad secundaria
• Extracción automática de lineamientos a partir
  de MDT e imágenes Landsat TM. Análisis de
  direccionalidad.

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Extracción automática de lineamientos
Combinación 432 de imagen Landsat TM
Perfil de curvatura del MDT
Combinaciones de datos Landsat TM
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Extracción automática de lineamientos
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DESARROLLO DEL PROYECTO

• Tarea 2.1 Extracción de redes de drenaje y
  parámetros morfométricos
• Extracción automática de perfiles transversales
  y análisis de tipología de barrancos
• Mejora de la extracción de redes de drenaje
  mediante el uso de variables morfométricas
  (pendiente longitudinal, relación área/pendiente,
  tipología del perfil, integral hipsométrica)
• Identificación y parametrización de la
  morfología de las cumbres (interés en
  generalización cartográfica)

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Extracción automática de perfiles transversales y
análisis de tipología de barrancos
CANALES
MDE
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Extracción automática de perfiles transversales y
análisis de tipología de barrancos

• Parámetro encajamiento y de anchura del fondo del
  valle A/P, A/C, A, P, C.
• Parámetros de simetría del valle Sim_A, Sim_C y
  Sim_T.
• Dimensión del perfil

SIM ANCHO
SIM CUBETA
SIM TOTAL
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Extracción automática de perfiles transversales y
análisis de tipología de barrancos

• Combinación datos perfiles transversales y
  longitudinales

COBERTURA PUNTOS SHP PERFILES TRANSVERSALES
COBERTURA ARCOS SHP PERFILES LONGITUDINALES
INTEGRACIÓN DE DATOS
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Realizados ensayos sobre agrupación morfológica
de perfiles mediante técnicas de clustering
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Mejora de la extracción de redes de drenaje
Vista 3D con los píxeles seleccionados por la
curvatura del perfil
En rosa el límite de la cuenca de drenaje, en
azul oscuro el canal, y en azul claro el canal
remontado
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Identificación y parametrización de la morfología
de las cumbres
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Aplicación al seguimiento de la evolución dunar
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(No Transcript)
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DESARROLLO DEL PROYECTO

• Tarea 2.2 Extracción de cartografía derivada de
  MDT
• Extracción de mapas derivados radiación solar
  directa, curvaturas del terreno, índices de
  humedad
• Combinación con datos espectrales y variables de
  textura para mejorar la clasificación por usos
  del suelo en zonas de vegetación espontánea

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Extracción de cartografía derivada de MDT y
combinación con datos espectrales
Radiación potencial directa
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Extracción de cartografía derivada de MDT y
combinación con datos espectrales
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DESARROLLO DEL PROYECTO

• Tarea 3.1 Mejora de la interpolación para la
  generación de MDE
• Análisis de los siguientes aspectos
• Disposición de los datos muestrales (cotas)
• Método de interpolación empleado
• Resolución o paso de malla

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Mejora de la interpolación para la generación de
MDE
Los métodos de krigeado y splines funcionan mejor
en la mayoría de la ssuperficies ensayadas
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DESARROLLO DEL PROYECTO

• Tarea 3.2 Caracterización de la distribución
  pluviométrica
• Recopilación y selección de datos (precipitación
  media)
• Relación entre volumen precipitado
  estacionalmente y variables topográficas y
  geográficas (altitud, desnivel, orientación,
  distancia al mar,)
• Generación de modelo de regresión de las
  precipitaciones
• Cokrigeado combinando los datos de precipitación
  y el modelo de regresión

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Caracterización de la distribución pluviométrica

• Métodos de interpolación
• Inverso a la distancia
• Krigeado (OK, SK)
• Regresión múltiple
• Cokrigeado (OCK, SCK)

207 estaciones (INM) Sólo 86 con datos de 20 años
o más
Mejores resultados con técnicas de cokrigeado,
incorporando datos de regresión con variables
secundarias del terreno.
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COMENTARIOS / RESUMEN FINAL DEL SEGUIMIENTO
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COMENTARIOS / RESUMEN FINAL DEL SEGUIMIENTO
LÍNEAS FUTURAS DE TRABAJO (1/2)

• Integración y evaluación de las técnicas
  desarrolladas
• Actualización cartográfica de usos del suelo
• Análisis de cambios (teledetección)
• Clasificación contextual orientada a objetos
• Análisis de fragmentación de los usos del
  territorio como indicador potencial de la
  susceptibilidad de riesgos

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COMENTARIOS / RESUMEN FINAL DEL SEGUIMIENTO
LÍNEAS FUTURAS DE TRABAJO (2/2)

• Análisis de modelos del terreno de alta
  resolución mediante datos LIDAR aeroportado
• Preprocesado de datos y generación de modelos
  digitales de elevación (MDE) y de superficie
  (MDS)
• Ensayos comparativos y sinergia entre índices
  derivados de MDE a diferentes escalas
• Optimización de técnicas de cokrigeado para la
  interpolación de datos pluviométricos

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COMENTARIOS / RESUMEN FINAL DEL SEGUIMIENTO

• Organismos que han expresado su interés
• Instituto Cartográfico Valenciano gt Cartografía
  de usos
• Instituto Cartográfico de Cataluña gt
  Generalización cartográfica
• Consellería de Infraestructuras y Transportes
  (GVA) gt Software libre de SIG, teledetección y
  MDT
• Ayuntamiento de Valencia gt Seguimiento del
  entorno dunar de la Devesa del Saler (MDT,
  teledetección)

Grupo de Cartografía Geoambiental y Teledetección