Cálculo del Índice de Sequía y la Expansión

Agrícola del Valle del bajo Chira Usando

datos imágenes de los sensores TM, TM+ y OLI a bordo de los satélites Landsat: Avance

J.L. Garcia D., B. L. Willems, J. Rojas, L. Ocola

jlgd01@hotmail.com

Simposio Internacional de Expertos “Manejo de Sequías” 19 – 21 de Noviembre 2014, Santiago, Chile.

Programa Agua-Andes

Garcia, J. & Willems, B. (2014, noviembre). Cálculo del Índice de Sequía y la expansión agrícola del Valle del bajo Chira usando datos imágenes de los sensores TM, TM+ y OLI a bordo de los satélites Landsat: Avance. Póster presentado en Simposio Internacional de Expertos “Manejo de Sequías”, Santiago, Chile. Disponible en: http://database.cazalac.org/index.php/es/component/evento/?task=publicacion&id=71

INTRODUCCION

Cálculo del Índice de Sequía y la Expansión Agrícola del Valle del bajo Chira

Usando datos imágenes de los sensores TM, TM+ y OLI a bordo de los satélites

Landsat: Avance J.L. Garcia D., B. L. Willems, J. Rojas, L. Ocola.

Laboratorio de Teledetección- Departamento de Física Interdisciplinaria Facultad de Ciencias Físicas

Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Apartado Postal 14-0149, Lima 14, Perú.

El estudio aborda inicialmente el cálculo la expansión agrícola en la zona del

bajo Chira durante el periodo 2000-2013. Dicha expansión es cuantificada

empleando mapas temáticos del índice de vegetación de diferencia normalizada

(NDVI), parámetro que es usado como proxy para medir la actividad vegetativa

y que es obtenido a partir del análisis de imágenes de los sensores TM, TM+ y

OLI. Paralelamente se calculó el índice de sequía Normalized

DifferenceDrought Index (NDDI). A través de un análisis multi-temporal, se

identifican los cambios en el NDVI, los que pueden estar relacionados al

aumento de la frontera agrícola. Se generaron mapas de NDVI de los años

2000, 2001, 2002, 2006, 2008, 2010 y 2013, a partir de los cuales se obtuvieron

los mapas de máximo y mínimo compuesto. Los resultados arrojan un

incremento en las tierras de cultivo de 27,264.51 ha. Sin embargo las zonas

cercanas a dicha expansión agrícola presentan aumento del valor NDDI, esto

se observa en los correspondientes mapas generados.

Conclusiones

Resultados

Metodología

Introducción

Resumen

Simposio Internacional de Expertos “Manejo de Sequías” 19– 21 de noviembre 2014, Santiago, Chile

El análisis de los mapas de NDVI nos proporcionó una estimación de

la expansión agrícola del valle del bajo Chira. El NDVI característico de

las áreas agrícolas estuvo en el rango de 0.3 a 1, este rango apareció

en áreas donde anteriormente eran mucho menores. En solo 13 años la

expansión agrícola ha sido más del 300% con sus correspondientes

aumentos de tipos de cultivos. De la misma manera existe un aumento

del índice de sequía NDDI en lugares cercanos a las áreas de

expansión agrícola, esto no representa un aumento de las áreas que se

encuentran en sequía, esto puede mostrar que estas áreas están

convirtiendo en áreas cada vez más secas con el trascurso del tiempo,

lo que refleja que la sequia es la característica natural de esta zona,

característica que fue superada ya que esta zona, también, presenta

una expansión agrícola significativa entre los años 2000 y 2013.

[1]Jackson, R. D. and Huete, A. R. (1991). Interpreting vegetation

indexes, Prev. Vet. Med., 11(3–4), 185–200

[2] McFeeters S.K. (1996) The use of the Normalized Difference Water

Index (NDWI) in the delineation of open water features. International

Journal of Remote Sensing. 17(7):1425-1432

Dicho estudio esta siendo financiado por del proyecto PEER:

“Strengthening resilience of Andean river basin headwaters facing

global change”, el cual tiene entre sus propósitos implementar un

sistema de monitoreo por satélite para el estudio de los sistemas de

cabeceras de cuenca. Dicho sistema viene siendo diseñado de manera

conjunta con la Autoridad Nacional del Agua, ANA, El presente trabajo

fue desarrollado en el laboratorio de Teledetección, LABTEL, de la

Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Perú.

𝐿𝜆 = 𝐺𝑎𝑖𝑛 ∗ 𝑁𝐷 + 𝐵𝑖𝑎𝑠

ND: Número digital

𝐿𝜆: Radiancia espectral 𝑊 (𝑚2𝑠𝑟 𝜇𝑚)

Gain y Bias son valores de calibración

Modelo FLAASH 𝐿 =𝐴𝜌

1 − 𝜌𝑒𝑆+

𝐵𝜌𝑒1 − 𝜌𝑒𝑆

+ 𝐿𝑎

𝜌: Reflectancia superficial

𝜌𝑒: Ref Supef promedio del pixel y la región de

entorno

S: albedo esférico de la atmosfera

𝐿𝑎: parte de la radiancia dispersada por la

atmosfera

La teledetección tiene aplicaciones para casi todas las áreas de las ciencias de

la Tierra. Su objetivo esencial se centra en la identificación de los materiales de

la superficie terrestre y los fenómenos que en ella se operan a través de su

signatura espectral. La expansión agrícola genera diferentes opiniones. Por una

parte, la producción agropecuaria y sus sectores industriales y comerciales

asociados celebran la incorporación de nuevas áreas productivas al mapa

agrícola del país y los ingresos que generan. Por otra parte, las entidades

conservacionistas alertan sobre riesgos para la continuidad de los ecosistemas,

mientras grupos políticos pronostican efectos sociales negativos. Objetivo

general del trabajo es analizar la variación del NDVI del valle del bajo Chira y

así estimar la expansión de la frontera agrícola del año 2000 al año 2013, y

generar un mapas de NDDI de esta área de estudio.

Referencias

Agradecimientos

NDVI =𝜌𝑁𝐼𝑅 − 𝜌𝑅𝑒𝑑

𝜌𝑁𝐼𝑅 + 𝜌𝑅𝑒𝑑 1

NDWI =𝜌𝐺𝑅𝐸𝐸𝑁 − 𝜌𝑁𝐼𝑅

𝜌𝐺𝑅𝐸𝐸𝑁 + 𝜌𝑁𝐼𝑅 2

Figura. 2 Figura. 3

Figura.4 Figura. 5

Figura. 6 Figura. 7

Figura. 8 Figura 9

Figura. 10 Figura. 11

Figura.12

Figura. 13

Figura. 15

Figura. 14

Figura. 16

NDDI =𝑁𝐷𝑉𝐼 − 𝑁𝐷𝑊𝐼

𝑁𝐷𝑉𝐼 + 𝑁𝐷𝑊𝐼 3

Simposio Internacional de Expertos “Manejo de Sequías” 19 – 21 de noviembre 2014, Santiago, Chile

1_El estudio del valle del bajo Chira se inició con la generación de mapas de NDVI

de la cuenca del río Chira del año 2000 y del año 2013. Figuras 2 y 3.

2_Evolución de esta expansión agrícola, generación de mapas de NDVI del valle

del bajo Chira de los años 2000, 2001, 2002, 2006, 2008, 2010 y 2013. Figuras 4,

5, 6, 7, 8, 9.

3_Para ver las variaciones de la expansión agrícola se procederá al cálculo del

mínimo y máximo compuesto de estos mapas de NDVI y la diferencia del máximo y

mínimo compuesto se obtuvo la expansión agrícola total del periodo 2000 al

2013. Figuras 10, 11, 12.

4_Se observa, un aumento de la expansión agrícola de 27264.51 ha. Para el

periodo 2000 al 2013 del valle del bajo Chira.

5 Clasificación no supervisada, tipos de cobertura vegetal de la

expansión agrícola para los años 2000 y 2013. Figuras 13 y 14

6_Mapas de NDDI del Valle del bajo Chira. Figuras 15 y 16.

Observamos un incremento del valor del índice de NDDI en lugares

cercanos a la expansión agrícolas, parte baja del valle del bajo Chira. El

NDDI tienen un valor máximo de 1, dicho valor se encuentra

abundantemente en parte baja del valle del bajo Chira

Índices utilizados: El NDVI [1] ecuación 1, el NDWI [2] ecuación 2, La

Universidad de Nebraska ha desarrollado un NDDI, ecuación 3.

Esquema de Trabajo

http://glovis.usgs.gov/.

COMPARACION DE

IMÁGENES

SELECCIÓN DE UN AREA

DE INTERÉS EN EL TIEMPO

MÍNIMO Y MÁXIMO

COMPUESTO

DIRENCIA ENTRE EL MÍNIMO

Y MÁXIMO COMPUESTO

Figura.1b

El Valle Chira, está situada en la parte central del Departamento de Piura, al

Norte del Valle Piura, entre los paralelos 4°40' y 5°00' de latitud Sur y entre los

meridianos 81°05' y 80°25' de longitud Oeste. Tiene una longitud aproximada de

80km., contados a partir de la represa de Poechos hasta su desembocadura en

el Océano Pacifico. Figura 1a, 1b.

Figura.1a

Área de Estudio