ANÁLISIS DE LOS ESPACIOS ESPECTRALES DE LA REFLECTIVIDAD OK
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8/4/2019 ANLISIS DE LOS ESPACIOS ESPECTRALES DE LA REFLECTIVIDAD OK
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ANLISIS DE LOS ESPACIOS ESPECTRALES DE LA
REFLECTIVIDAD
DEL FOLLAJE DE LOS CULTIVOS
COLEGIO DE POSTGRADUADOS
CAMPUS MONTECILLO
Paz-Pellat, Enrique Palacios-Vlez, Enrique Meja-Senz,
Mario Martnez-Menes y Luis A. Palacios-Snchez
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En los ltimos aos (2005) ha proliferado el usode la tcnica de sensores remotos para
monitorear los cultivos agrcolas
Bajos costos delas imgenes desatlite
Softwarecomercialespara procesarimgenes
INTRODUCCIN
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La gran mayora delas aplicaciones
de esta tecnologahan sido
Poco relevantes
Criterios poco tiles
(toma de
decisiones)
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Esto se debe a una falta de
entendimiento del comportamientoespectral de la reflectividad delfollaje de los cultivos, el cualobedece a principios biofsicos ybioqumicos
La reflectividad es la fraccin deradiacin incidente reflejada por una
superficie.
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Informacin captada porlos sensores remotos
Suelo
Atmsfera
Vegetacin
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define
Patrones espectralesesperados en elanlisis de lainformacin delsensor
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Informacin til
La informacin satelital es poco til, especialmente en elespectro visible, ya que la seal espectral est saturada ocercana al punto de saturacin, independiente de que el cultivoest en la etapa cercana a su cosecha.
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Revisar los diferentes espacios espectrales de la reflectividad del follaje de los
cultivos desde la perspectiva del crecimiento temporal reflejado en el ndice derea Foliar (IAF).
Discutir la validez de los diferentes ndices de vegetacin propuestos en laliteratura.
Estudiar los efectos del ngulo cenital de iluminacin, los cambios en lareflectividad de las hojas y los cambios en la distribucin angular de las hojas enlos patrones espectrales de la mezcla suelo-vegetacin, usando el modelo SAIL(Verhoef, 1984) de transferencia radiativa en el follaje de los cultivos.
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OBJETIVO
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ndices de vegetacin (IV)
Metodologa ms utilizada para el anlisis del crecimientode un cultivo.
Separacin espectral de la reflectividad entre el suelo y lavegetacin .
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PROPIEDADES ESPECTRALES DE LASHOJAS DE LOS CULTIVOS
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De los elementos estructurales de la vegetacin, las hojasson en general los que mayor influencia tienen sobre la
signatura espectral de la vegetacin.
elementos con una mayorsuperficie expuesta
Normalmente la observacin de la vegetacin en el campo de la teledeteccin se realizaen ngulos cercanos a la vertical, otros elementos como los tallos van a tener una
importancia mucho menor.
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Espacios espectrales de onda corta del
sensor ETM+, a bordo del satlite Landsat 7
Azul (A, centrado en 486 nm)
Verde (V, centrado en
572 nm)Rojo (R, centrado en 661 nm)
Infrarrojo Cercano
Infrarrojo Cercano
(IRC, centrado en 839 nm)Infrarrojo Medio 1
(IRM1, centrado en 1679 nm)
Infrarrojo Medio 2
(IRM2, centrado en 2207 nm)
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(700 a 1300 nm)la reflectividad de lashojas es controlada
por su estructuracelular
(1300 a 2500 nm)la reflectividad de lashojas es controlada
por su absorcin deagua
CONCLUSIN 1 El espectro de reflectividad de las hojas depende de la morfologa,
concentracin de pigmentos, estructura celular y contenido de agua.
En el espectro visible (VIS, de 400 a 700 nm), la reflectividad estcontrolada por la concentracin de pigmentos en la hoja, principalmente
clorofila y carotenoides.
La clorofila absorbefuertemente la radiacinalrededor de las bandas de A
y R
En la banda de V, laradiacin se refleja conmayor fuerza que en lasotras bandas visibles, (colorverde de las hojas)
Fig. 1 Reflectividad de una hoja de maz integrada en las bandas del sensor ETM+.
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ESPACIOS ESPECTRALES DE LA
REFLECTIVIDAD DEL FOLLAJE
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En al actualidad, el modelo SAIL es probablemente el modelo de reflectanciaespectral de vegetacin ms utilizado
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Utiliza la solucin numrica de las ecuaciones deDuntley (1942)
Radiacin total
Radiacin directa
Radiacin difusa
caracterizar al follaje
Para el anlisis, se consideraron seis tipos desuelo, que van de oscuros a claros
La condicin estndar de iluminacin solarconsiderada fue la de un ngulo cenital de
30 y un ngulo cenital de visin de 0(nadir).
Las distribuciones angulares de las hojasconsideradas varan de una orientacinangular horizontal (planofila) hasta una
vertical (erectofila).
Modelo SAIL(transferencia de
radiacin en el follaje decultivos)
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Simulaciones generadas con el modelo SAIL, en el que se muestran lospatrones espectrales de la mezcla suelo-vegetacin durante el ciclo de
crecimiento de las plantas
La reflectancia depende de la diferencia entre elngulo de observacin y el de iluminacin.
Los patrones de los espacios espectrales IRC-A,
IRC-V, IRC-R (azul, verde y rojo) son similares
para todas las bandas del espectro visible, dado
que hay una relacin lineal entre estas bandas.
La pendiente e interseccin de las lneas rectas
de iso-IAF varan con el valor del IAF
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Todas las curvas de iso-Suelos convergen al mismo punto de
saturacin de las bandas visibles.
No existe razn aparente, para
preferir una banda visible en
particular.
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Si se unen los valores de igual IAF (iso-IAF) de cada curva, se
obtiene un patrn cuasi-lineal.
Un estado de crecimiento de un
cultivo (IAF) igual se refleja en
una lnea recta
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Para el caso de pares de bandas delespectro visible, los patrones discutidos
para el espacio espectral son similares(IRC-VIS )
Las curvas iso-Suelo son lineales
La grfica converge en un punto yno en una recta
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ndices de vegetacin (IV) y sus
limitaciones
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Los ndices de vegetacin (IV), tratan de estimar el estado de crecimientode un cultivo (IAF) u otra variable relacionada
Estn basados en el espacio espectral IRC-R
sensores remotos
RVI (Ratio VegetationIndex) IV de razones
NDVI (NormalizedDifference VI) IV de
diferencias normalizadas
PVI (Perpendicular VI)IV perpendicular
TSAVI
(Transformed Soil Adjusted VI) IVajustado por suelo transformado
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De la revisin de los ndices de vegetacin propuestos en la literatura, y de lodiscutido anteriormente son evidentes varios puntos:
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a) Todos los ndices lineales son equivalentes entre s
b) Puesto que el estado de crecimiento (IAF) que trata dereflejar un ndice de vegetacin depende de lareflectividad del suelo de fondo en el cultivo, ninguno de
lo ndices de vegetacin es til para obteneraproximaciones.
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CONCLUSIN 2
Lo que busca obtener un ndice de vegetacin es la curva iso-IAF.Todos los ndices lineales tratan de encontrar la ecuacin de la curva (lnea
recta) iso-IAF con un solo punto.Puesto que una lnea recta requiere dos puntos para definir sus parmetros
Ningn ndice, lineal puede resolver este problema.
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PROPIEDADES INVARIANTES
DE LOS ESPACIOS ESPECTRALES
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Una propiedad invariante, de un espacio espectral, es la que permiteobtener las mismas propiedades al realizar una transformacin linealde ste.
ejemplo, una lnea recta, al transformarlalinealmente, sigue siendo una lnea recta.
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Usando los datos demaz, las curvas iso-IAFpueden modelarselneas rectas diferentespara cada valor de IAF.
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Si se realiza una serie de transformaciones de estos parmetros sesimplifica el espacio de representacin
La lnea recta puede representarse
como un punto en un espacio meta-paramtrico ( espacio quecaracteriza en forma total las curvas
iso-IAF del follaje de un cultivo en
crecimiento)
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1. Se revisaron las distintas representaciones de los espacios espectrales,principalmente del espectro visible e infrarrojo cercano de la
reflectividad del follaje de los cultivos.
2. Se discuti el impacto de los diferentes factores del cultivo (IAF,distribucin angular de las hojas, espectro de las hojas)
3. Se definieron las propiedades bsicas de los espacios espectrales de la
mezcla suelo-vegetacin
4. Se demostraron con mayor claridad que todos los ndices de vegetacinson conceptualmente incorrectos y tratan de resolver un problema que esmatemticamente indeterminado; esto es, sin solucin.
conclusiones
