02/11/2017

1

Sistema de alerta

temprana de incendios

forestales

M. Geóg. María Isabel Cruz López Subcoordinadora de Percepción RemotaCONABIO

Objetivo

Generar información, en forma operacional, para la atención de incendios forestales usandodatos satelitales como insumo principal.

Temas

Antecedentes•Imágenes de satélite•Antecedentes e historia

Sistema de alerta temprana de incendios

Usuarios y colaboraciones

•Concepto y componentes•Alerta•Monitoreo (puntos de calor)•Impacto (áreas quemadas)•Sistema de alerta temprana de incendios

Acciones al futuro•Colaboraciones

02/11/2017

2

Sistema de recepción (antecedentes)

• Febrero 2001 Instalación de la antena para recibir imágenes AVHRR• Octubre de 2002 Instalación de la antena para recibir imágenes MODIS• Mayo 2004 Deja de funcionar la recepción de imágenes AVHRR • Junio de 2007 Adaptación para la recepción de imágenes AVHRR• Marzo de 2012 Adaptación para la recepción de imágenes VIIRS• Enero 2015 Nuevo sistema

Sistema de recepción de imágenes de satélite en la CONABIO

Componentes del sistema

Satélites de observación de la Tierra Sistema de rastreo y recepción Sistema de procesamiento

Imagen MODIS 22 de julio 2014

Fuente: NASA

Productos con diferentes niveles de procesamiento

PDSMODMYD

SDR Sensor Data Record EDR Environmental Data Record

MODIS VIIRS

Satélites

TarraAqua

• 36 bandas (0.4 a 14. 4 um)

• Tres resoluciones espaciales: 250 m, 500 m y 1000 m.

• 4 imágenes nocturnas y 4 diurnas

Sensores

Suomi-NPP

• 21 bandas (0.4 a 12 um)

• Dos resoluciones espaciales: 371 m y 742 m.

• 2 imágenes nocturnas y 2 diurnas

MODIS

VIIRS

02/11/2017

3

Antecedentes: situación 1998

Número de incendios: 14,445Superficie quemada: 849,632 ha.

Respuesta CONABIO:

1998 1999 2000 20042001 20032002 2005 2006 2007

Automatización del programa

Deteccióncon imágenes

AVHRR y MODIS

Detección de incendios Imágenes

DMSP

Reducción del tiempo de respuesta

Publicación de información

de Guatemala

Índice de propagación

Inicio Programa para la detección

de incendios. Imagenes AVHRR

Adaptación del programa, requerimientos de usuarios

Publicación para Centroamérica

2008 2009 2010

Registro para recibir e-mail

desde la página web

Puntos de calor en formato KML “google earth”

Nueva página de incendios

Implementación del Índice de anomalía de vegetación y modelo

de humedad

2011

Sistema de alerta temprana

Contribuir con información en la atención de incendios forestales

Historia

2012

Prototipo producto de

áreas quemadas

2013 2014

Nueva página de incendios

Deteccióncon

imágenesVIIRS

2015

Nueva antena de recepción

02/11/2017

4

Sistema de alerta temprana de incendios forestales

Concepto

¿Qué es alerta temprana?

Es el conocimiento temprano de las condiciones extremas de peligro deincendios en el futuro, a diferencia del peligro de incendio que se consideracomo una medida del potencial para que un incendio inicie, se propague y elprovoque daños (de Groot, 2011).

Es un sistema que genera información en forma operacional para la atención deincendios forestales, usando datos satelitales como insumo principal.

¿Qué es el sistema de alerta temprana de incendios desarrollado por la CONABIO?

02/11/2017

5

Componentes del sistemaProductos

Monitoreo (durante)

Detección de incendios forestales

Alerta (antes)

Identificación de áreas quemadas

Impacto (después)

Coordenadas geográficasTipo de vegetación Estado/municipioÁrea natural protegidaInclinación del suelo

Alerta temprana (antes)

a) Índice de anomalía de vegetación

Baja Moderada Alta

b) Modelo de humedad del combustible

1 -3 % 3 -5 % 5 -8 %

Imágenes satelitales

Alerta temprana

Está conformada por el peligro de propagación (una vez que se presente el fuego), basadoexclusivamente en las condiciones de la vegetación, usando dos productos derivados de informaciónsatelital: el índice de anomalía de la vegetación (que evalúa el combustible vivo) y un modelo dehumedad del combustible muerto.

Índice de anomalía de la vegetación Modelo de humedad de combustible

02/11/2017

6

El índice de anomalías de la vegetación es el resultado de la comparación del NDVI actual con unNDVI estimado para la misma fecha, con base al comportamiento histórico del NDVI calculado conla técnica de análisis armónico de serie de tiempo (HANTS por sus siglas en inglés HarmonicAnalysis Time Series), considerando diez años de información satelital.

NDVI Actualabril de 2013

Índice de anomalía de la vegetación

NDVI estimadoabril

- =

Índice de anomalía de la vegetación

Imágenes históricas120 meses

Alerta

El modelo tiene la finalidad de calcular lahumedad del combustible muertodepositado en la superficie. Para ello semodela el flujo de humedad de un día aotro con base a las condicionesatmosféricas, utilizando las siguientesvariables:

•Tiempo de duración de las precipitaciones•Humedad atmosférica relativa•Temperatura superficial del suelo• Estimación de la humedad del combustible del día anterior•Tipo de combustibles por humedad

Modelo de humedad del combustible muerto

Imagen modis

Imagen GPM

Temperatura

Humedad relativa

Temperatura de la sup.

Duración de la precipitación

Humedad del día

anterior

MDT

Temp. Punto de rocío

Tipo Espesor

1 hr (hojas y ramas finas) Menores a 0.65 cm

10 hr (ramillas) Entre 0.65 cm y 2.5 cm

100 hr (ramas) Entre 2.5 cm y 7.6 cm

1000 hr (ramas gruesas

troncos)

7.6 cm y mayores

Alerta

02/11/2017

7

Detección y monitoreo de incendios

El objetivo es la detección de puntos de calor a partir de imágenes de satélites diarias, yla caracterización del sitio. La información se envía por correo electrónico y se publica enla página web de la CONABIO.

Concepto de punto de calor

Es un punto sobre la superficieterrestre que emite la suficientetemperatura para que el píxel de laimagen de satélite cumpla con losumbrales de temperatura y pruebasde contexto.

El tamaño exacto del probable incendioforestal no puede ser calculado, se sabe queal menos un evento de alta temperatura selocaliza dentro del píxel de 1 km.

Imagen de satélite AWIFS

02/11/2017

8

Caracterización del sitio

Sobrepocisión de la cartografía

Se obtiene las diferentes clases de cada mapa por cada píxel.Se genera un tabla con el contenido

Coordenadas geográficas:

Generación de shapefilePuntos Polígonos

Pastizal cultivado

Bosque de pino

Pastizal cultivadoSelva baja

100o 12´47´´ Oeste25o 22´33´´ Norte

Objetivo:Conocer las características del sitio en el cual se localiza el punto de calor

Impacto de incendios (áreas quemadas)

Identificar el área quemada por los incendios forestales usando imágenes de satélite, basados en tres principios:

•Presencia de combustible (vegetación).•Cambios bruscos en los índices espectrales.•Permanencia del cambio en el tiempo.

Respuesta espectral de tres ambientes distinto en una imagen MODIS

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

RED NIR SWIR

Área quemada Vegetación Sin vegetación

02/11/2017

9

Comparación de imágenes (al menos una imagen antes y una después del incendio)

•Seleccionar imágenes (misma hora aprox.)•Seleccionar píxeles no contaminados por nubes, sombras, humo.•Calcular dos índice espectrales

oEVI (Índice mejorado de vegetación)oNBR

•Comparar los índices•Verificar con puntos de calor•Obtención del área quemada

ProcesoImpacto

3 de marzo de 2011RGB 7,2,1

25 de mayo de 2011RGB 7,2,1

El sistema en la web de la CONABIO

02/11/2017

10

1999 2000

2009 2014

Versiones de la página web

Nueva versión de la página web

http://incendios.conabio.gob.mx/

Incluye puntos de calor detectados con MODIS y VIIRS

Cambió la presentación de la información de tabla a mapa dinámico

El sistema muestra los puntos de calor de las últimas 24 horas

Consultas avanzadas

Versión 4, 2014

02/11/2017

11

Consultas avanzadas

Usuarios y colaboraciones

02/11/2017

12

Usuarios

México

Comisión Nacional Forestal Comisión de Áreas Naturales Protegidas Telmex SEMARNAT Gobiernos de los estados Universidades SAGARPA CENAPRED (Atlas de Riesgos)

Centro América

Honduras

Nicaragua

Guatemala

Costa Rica

Belice

Envío de correo electrónico por cada imagen procesadaConsulta a la página web diariamente

Colaboraciones

Grupo intersecretarial de apoyo para la protección de incendios forestales

Actualización de la Norma Oficial Mexicana NOM-015 sobre el uso del fuego

Suministro periódico de puntos de calor a la Comisión de Áreas Naturales Protegidas

Instituto de Geografía. Detección de puntos de calor con imágenes ABI (AdvancedBaseline Imager– GOES-R

Participación con la REDLATIF desde 2005

Red mundial sobre incendios forestales desde 2007

02/11/2017

13

Colaboración en el sistema de peligro de incendios

Colaboración con la Universidad Juárez de Durango (responsables del proyecto)Colaboración con el INPE

Implementación del algoritmo de Riesgo de Fuego desarrollado por el INPE en la CONABIO

Principio básico

Cuantos más días sin lluvia seguidos se presentan, mayor es el riesgo de que la vegetación se queme.

Objetivo: determinar que tan propicia está la vegetación para ser quemada.

Colaboración en el sistema de peligro de incendios

1. Adecuación del modelo de humedad con datos meteorológicos pronosticados del modelo WRF (Weather Research and Forecasting Model), proporcionado por el Servicio Meteorológico Nacional.

2. Instalar el modelo en un servidor de la CONAFOR

3. Áreas quemadas

Imágenes MODIS (instalación del algoritmo 500 m)

Imágenes LandsatDesarrollo de una aplicación para identificación de áreas quemadas

02/11/2017

14

Acciones al futuro

• Sustitución de las imágenes MODIS por VIIRS para los productos de alerta

• Actualizar la página web

• Análisis de los puntos de calor asociado a cambio de cobertura

Grupo de trabajo

• Laura González

• Humberto Muñoa

• Silvestre Ruíz

• Martín Cuahutle

02/11/2017

15

¡Gracias!