Análisis de la Evolución temporal de un paisaje.

1.- Introducción:

Si disponemos de dos imágenes de la misma zona tomadas en distinta época, podemos usarlas para analizar los cambios ocurridos en ese intervalo de tiempo. No hay que olvidar que los satélites de la serie Landsat estudian la Tierra desde los años 70, ofreciendo información "continua".

Necesitamos dos imágenes del mismo lugar de diferentes años. Cuando decimos “del mismo lugar” , queremos decir que tenemos que usar dos imágenes integras de diferente fecha, recortando la zona de estudio exactamente por los mismos pixeles, ya que tendremos que superponerlas.
La superposición de imágenes debe ser muy exacta, pixel a pixel o por decirlo de otra manera, los puntos superpuestos deben tener las mismas coordenadas Latitud/Longitud.

Por ejemplo, en el cuadro superior podemos ver dos imágenes de diferente fecha, correspondientes a la desembocadura del río Nilo.
Cada una de ellas ha sido “recortada” de la imagen íntegra correspondiente descargada del servidor de la NASA, tal y como vimos en Temas anteriores. El recorte de estas “secciones” se ha realizado marcando el área de estudio con el ratón y el protocolo Processor>>Reformat>>Change Image File Formatcomo aprendimos en Temas anteriores.

Cuando recortemos las imágenes, debemos tener activado en el menú Window la opción Show Coordinate View de modo que podamos ver las coordenadas del cuadrado que estamos recortando, tal y como se observa en la imagen de la izquierda.

Anotaremos la Latitud/Longitud de los vértices del cuadrado del primer recorte y cuando recortemos la segunda imagen , para asegurarnos de que cortamos por el mismo sitio, las coordenadas deben coincidir, como mínimo en los cuatro primeros decimales y mucho mejor si coinciden todos.

Esta maniobra suele ser complicada pues el ratón no es un instrumento lo suficientemente preciso y hay que tener paciencia e intentarlo varias veces hasta conseguir las mismas coordenadas.

No valen las aproximaciones si queremos hacer un trabajo de calidad; para obtener imágenes nítidas y precisas de la evolución de un paisaje, la superposición debe ser EXACTA, es decir, mismo pixel, mismas coordenadas.

Pero como puedes comprobar, el ratón no es una buena herramienta para conseguir esta exactitud ( y sí para perder la paciencia intentándolo); por esto, vamos a explicar un método más preciso, para obtener dos recortes de imágenes de diferente fecha, cortados exactamente por las mismas coordenadas y por lo tanto PERFECTAMENTE superponibles.

En la imagen de la izquierda, Units debe expresar Latitude-Longitude.En las ventanas New Line/ New Column podemos ver las coordenadas de los extremos de la diagonal del rectángulo seleccionado.Los anotaremos en un papel; OK y guardamos el recorte como siempre, Processor>>Reformat>>Change Image File.

Ahora, abrimos la segunda imagen y, con el ratón, selecciono un rectángulo semejante al anterior (a ojo, lo más parecido posible); repito la operación, Edit>>Edit Selection RectangleVeremos una ventana como la de la imagen de la izquierda.En las ventanas de Lat/Long de la diagonal del nuevo rectángulo, vemos otros valores.
Claro, hemos seleccionado "a ojo" el segundo recorte.Pues ahora, introduciré en las cuatro ventanas los valores del primer recorte que hemos apuntado en un papel.
A continuación, haremos click en la ventanilla Apply to all image windows y por último OK.
Solo nos falta guardar este recorte, como siempre, Processor>>Reformat>>Change Image File Format.

Y ya está .... hemos conseguido dos recortes de dos imágenes diferentes, cortados exactamente por los mismos puntos (LATITUD/LONGITUD) y que en consecuencia, serán superponibles con toda exactitud.

2.- Procedimiento para obtener imagenes de evolución temporal:
Una que disponemos de las imágenes de nuestra zona de estudio, abrimos primero una de ellas, generalmente la más antigua y luego añadiremos a esta los canales de la otra imagen como vimos en Temas anteriores.
RECUERDA: Open image, selecciona en la ventana de abrir, el pequeño recuadro que aprece abajo "Link to active image window" le das a abrir y vas añadiendo todos los canales;, ojo con no añadirlos más de una vez.
Cierras la ventana y haces Processor>> Reformat>>Change Image File Format y guardas el archivo en la carpeta que desees.

Te encontrarás ahora con que tienes una imagen formada por el doble de canales (14 en el caso más frecuente de trabajar con imagenes multiespectrales de 7 canales). 
Puedes verlos uno a uno en Processor/Display image/Side by Side channels.

Del 1 al 7 corresponden a las bandas de la primera fecha y del 7 al 14 las bandas de la imagen de la segunda fecha.

El protocolo de detección de cambios, consiste en asignar el canal Rojo al Canal "X" de la foto antigua (el 5 por ejemplo), el verde al mismo canal de la foto moderna (el canal 5 de la segunda imagen está en la posición o capa 12) y el azulotra vez al canal "X" (el 5 en nuestro ejemplo) de la foto antigua.

Por lo tanto en Processor>>Display image>>3-Channel Color elegiremos la combinación RGB 5,12,5

Si un pixel del canal "X" en la imagen nueva es más brillante que en la antigua, se verá verde, esto significa que la característica que estamos midiendo habrá crecido en el intervalo de tiempo entre las dos imágenes.
Por el contrario, si la imagen antigua tiene mayor reflectancia, el rojo y azul combinados producen magenta, significando que la característica estudiada habrá decrecido.
Por lo tanto, la imagen estudiada con esta composición de color, contiene zonas verdes en las que ha aumentado la reflectancia en el canal estudiado, y zonas magenta en las que ha disminuído.
Vemos a continuación la imagen resultante de la “evolución temporal”, en este caso, de la desembocadura del Nilo en el periodo comprendido entre 1984-2005.

El análisis y valoración está en manos de la destreza del intérprete.
¿Podrías avanzar una hipótesis de por qué se ha construido el dique costero (A) ?.
Y ¿cuál debe ser el canal X? Pues depende de lo que queramos observar y los cambios a resaltar.
En esta Tabla vemos algunas orientaciones para seleccionar el “canal o banda X” que debemos emplear, según el objetivo del estudio: 

Sugerencia de Actividad :
a) Házlo como ejercicio práctico con alguna de las imágenes descargadas en la carpeta “recortes”, por ej. eligiendo como punto inicial Castejon17junio1987 y como punto final Castejon28mayo2006. O bien, con cualquier otras que quieras elegir (por ej. usando los enlaces de la opción b) a continuación).
Utiliza los canales 1 y 4, que te servirán para ver los cambios en la urbanización (el canal 1) y en la vegetación (el canal 4).

b) Desde estos enlaces puedes descargar las imágenes utilizadas como ejemplo en esta página; si lo deseas, las puedes emplear como segunda sugerencia de actividad, intentando reproducir los procedimientos explicados en este Tema.

Son imágenes multiespectrales (por lo tanto, abrir con MultiSpec, no con el visor de Windows) correspondientes a la desembocadura del Nilo, procedentes de la base de datos de Landsat 5 (la de 1984) y Landsat 7 (las de 2002 y 2005) y procesadas por mí. Los archivos están libres de virus y, como todos los demás recursos de esta web, sujetos a licencia Creative Commons: 

0461/DeltaMini1984
55170461/DeltaMini2002
55170461/DeltaMini2005