martes, 10 de agosto de 2021

Cómo calcular la superficie de un incendio de forma remota

En España la medición oficial final de un incendio forestal se realiza mayoritariamente sobre el terreno con GPS.

Las primeras valoraciones perimetrales son a través de los medios aéreos y con comprobación sobre el terreno.

Es frecuente que en los incendios haya zonas en las que no se pueda perimetrar a pie por lo inaccesible del terreno, así que se realiza una estimación visual de la zona afectada de forma preliminar. Algunos incendios por su magnitud no se pueden perimetrar sobre el terreno en toda su extensión, por lo que se realiza una estimación.

Estos inconvenientes se pueden solucionar con evaluaciones a través de imágenes satélite con una precisión que iguala, o incluso supera, las mediciones realizadas sobre el terreno con GPS; sobre todo porque los terminales y metodología que se utiliza, no suelen tener una precisión mejor de 7 metros y nunca mejor de 3 metros.

Ahora mismo se pueden utilizar datos gratuitos y de libre acceso de imágenes satelitales con una precisión de 10 metros por pixel como son los datos de Sentinel-2 del Programa Copernicus.

 

Quería hacer una puntualización sobre los satélites Sentinel

Los satélites Sentinel son del Programa Copernicus gestionado por la Comisión Europea. No son de la Agencia Espacial Europea; ellos los operan. Mención a parte es el Sentinel-6 que es fruto de una colaboración entre varias Agencias, entre ellas la NASA.

En incendios de gran extensión la evaluación con imágenes de satélite son imprescindibles para realizar una buena estimación de la zona afectada.

 

¿Qué pasa si necesitamos una estimación del área afectada en tiempo real?

Evidentemente esto se complica con medios remotos ya que los datos que nos referimos con alta precisión no están disponibles todos los días. Las pasadas del par de satélites Sentinel-2, como poco, tenemos una imagen cada dos días, siendo lo habitual cada 4 días, y como mucho de 5 días en la misma zona de estudio.


 

Entonces, ¿cómo puedes dar una estimación de la zona afectada si no dispones de datos satelitales y quieres tener una idea de la zona afectada?

Bien, se podría realizar una estimación con puntos calientes detectados por los sensores MODIS y VIIRS instalados en los satélites Terra y Aqua, para el primero, y los satélites Suomi NPP y NOAA-20 para el segundo. Todos ellos de NASA.

Estos puntos calientes son detectados cuando la superficie alcanza ciertos valores de emisión térmica.

Fig. 1. Perímetro del IFElTiemblo y puntos calientes detectados por VIIRS y MODIS


En muchos casos  aparentemente existen falsos positivos (Fig. 1) Aunque no lo son tanto si tenemos en cuenta lo siguiente.

MODIS podría detectar un punto caliente dentro de una cuadrícula de 1 km de lado, mientras que VIIRS lo haría en uno de 375 metros. Por lo que se deduce, la precisión de estos datos son bajos. Nunca se podría dar una extensión de un incendio basándote exclusivamente en estos datos, ya que se producirían errores de bulto. Se puede hacer una estimación, sí, pero con la precaución de que son mediciones muy groseras si no tienes en cuenta otros factores.

En incendios con cierta dimensión, por mi experiencia incendios que sobrepasan las 700-800 ha, se podría realizar una estimación no muy mala con estos puntos.

Por lo que acabamos de indicar, realizar una estimación con puntos calientes requiere de prudencia.

Los puntos calientes detectados nos sirven para ver el alcance y dirección que se está produciendo. Estos puntos están disponibles para su descarga entre 2 o 4 horas desde que se detectan. Existen visualizadores donde se pueden observar, como el de EFFIS de Copernicus-EMS o el worldview de NASA.

Para ser fieles a lo detectado con MODIS y VIIRS se debería representar de esta forma (Fig. 2). En realidad para ser rigurosos se debería de hablar de "cuadrículas de detección" y no de puntos de detección.


Fig 2. puntos calientes detectados por MODIS (rojo) y VIIRS (naranja) en el incendio producido en El Tiemblo iniciado el día 06/08/2021

Como se observa en la Fig. 2, puntos que en un principio podría interpretarse en la Fig. 1 como falsos positivos, entrarían dentro de la zona detectada.

Sabiendo estos conceptos mínimos podríamos hacer una valoración del incendio con estos datos, conociendo cómo se comporta un incendio principalmente por dirección del viento, exposición, orografía, vegetación... Aquí forma parte de la evaluación personal y del buen saber y entender que profesionalmente hemos adquirido los ingenieros forestales.

(Por cierto, si aún no lo sabes, la ingeniería forestal es una de las profesiones más hermosas que existen.😊)

Con toda esta información se puede hacer una valoración bastante aproximada de cómo se está comportando el incendio. Si además, y no menos importante, podemos acompañarnos de información in situ, a través de imágenes que en redes sociales se comparten, podemos llegar a una primera estimación aceptable.


Qué podemos hacer cuando disponemos de imágenes satelitales

Disponemos de una imagen al día del Satélite Sentinel-3. Este satélite tiene varios sensores y uno de ellos es el OLCI, que es un sensor multiespectral con una resolución espacial de unos 300 m, por lo que la evaluación de un incendio con este tipo de datos es bastante grosera, pero adecuada para hacerse una idea (Fig. 3). 

Recomiendo para la visualización y posible descarga de datos este visualizador web: https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/ donde podrás consultar imágenes de varios satélites además de Sentinel-3 como: Sentinel-2, Sentinel-5p, Landsat-8 y otros...

Fig. 3 Perímetro del IF El Tiemblo sobre Imagen Sentinel-3 del día 07/08/2021

La evaluación con datos Sentinel-2 adquiere un matiz bastante importante. Con datos Sentinel-2 podemos llegar a aproximaciones muy, muy efectivas. 

Voy a atraverme a decir que el análisis con imágenes como Sentinel-2 podemos llegar a estimaciones (en grandes incendios forestales) mejores que las que podrían realizar con terminal GPS... Me explico ante este atrevimiento:

Como decíamos, los incendios muy frecuentemente, y más si hablamos los producidos en España, se desarrollan en zonas con grandes pendientes, esto hace que los medios no puedan realizar de forma correcta la perimetración del mismo. Muchos incendios tienen decenas, por no decir cientos de kilómetros de perímetro. Además las islas que se producen interiores sin quemar son muy difíciles de perimetrar por su gran número. Estas en muchos casos se desprecian cuando se realizan las mediciones perimetrales sobre el terreno. Aquí definitavemente los datos satelitales nos facilitan la tarea.


Datos satelitales Sentinel-2 de Copernicus

Fig. 4 Perímetro del IF El Tiemblo sobre Imagen Sentinel-2 del día 09/08/2021 13:20 h CEST

Podríamos hablar de otros satélites pero aquí muestro la importancia de éstos.

Sentinel-2 en realidad son dos satélites con órbitas casi polar heliosincrónicas (en camino va el tercer Sentinel-2). 

 

 

Estos satélites gemelos pueden pasar por cualquier punto de la Tierra con un frecuencia de hasta 5 días entre los dos. Es decir, vamos a tener al menos una imagen cada 5 días en cualquier parte del mundo.

El mayor inconveniente de estos satélites, como cualquier otro con sensores ópticos, son las nubes. Si hay nubes en la zona de evaluación no podremos realizar una correcta observación y por tanto serán zonas ocultas en la medición. Si la pasada del satélite se produce cuando el incendio aún está activo y está produciendo abundante humo, éste se puede "atravesar" con una serie de bandas del espectro de luz que nos podrán facilitar la observación. Para no extenderme mucho remitimos al lector a ver algo más sobre bandas en este otro artículo.

Mencionar que si el fuego es poco intenso y se produce bajo cubierta arbolada, es posible que la observación de la zona afectada pase desapercibida.

Para la descarga de los datos existen varias plataformas asociadas al Programa Copernicus, DIAS: 

https://www.copernicus.eu/es/acceso-los-datos/dias

La plataforma original para la descarga de datos Sentinel-2 es Copernicus Open Access Hub desde este visor: https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/home

 

Fig. 5 Plataforma de descarga datos Sentinel

Para saber cómo descargar y utilizar estos datos os remito a un próximo artículo o al curso que organizamos todos los años.

Aquí puedes ver la medición de todos los GIF de 2021 mediante imagen Sentinel-2

 

¿Oficialmente se proporcionan datos procedente de análisis con datos satelitales?

Sí. Los países pueden activar un servicio de Copernicus que es el Copernicus Emergency Management Service en el que proporcionan de manera rápida y precisa estimaciones de afectación debido a siniestros, ya sean inundaciones, terremotos o incendios forestales. Aquí puedes ver todas las activaciones que se han producido:

 https://emergency.copernicus.eu/mapping/list-of-activations-rapid


Fig. 6 Último análisis realizado por activación Copernicus-EMS. Incendio en Diabolitsi, Grecia

Recordamos que estos mapas se proporcionan junto con datos vectoriales cuando un país activa el servicio. En España el encargado de la activación es la Dirección General de Protección Civil Emergencias a petición de las Comunidades Autónomas, y otros organismos.


Gracias por tu lectura. Si quieres, puedes hacer cualquier comentario al artículo.

ESTE ARTÍCULO ESTÁ EN REVISIÓN Y ES POSIBLE QUE SE PUEDAN REALIZAR MODIFICACIONES Y/O AMPLIACIONES.


1 comentario:

  1. Me gustaria comentar que tenemos una herramienta dentro de Earth Map ( https://earthmap.org ) que permite realizar visualizaciones de los incendios ademas de permitir realizar poligonos, todo basado en Google Earth Engine.

    Aqui va un ejemplo del incendio de Avila de la semana pasada :
    https://earthmap.org/compare.html?selectedArea={%22location%22:[-4.7949790036082325,40.526057328966075],%22zoomLevel%22:12,%22before%22:{%22source%22:{%22name%22:%22Sentinel-2%20False%2010%20m%20(nir-red-green)%22},%22date%22:%222021-8-15%22},%22after%22:{%22source%22:{%22name%22:%22Sentinel-2%20False%2010%20m%20(nir-red-green)%22},%22date%22:%222021-8-25%22}}

    Si le das al boton de "Measure Area" te permite hacer el poligono que luego se puede descargar como KML.

    Un saludo y gracias por los articulos tan interesantes.

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