Nueva adquisición: ASD Fieldspec 4 Standard Resolution

En mayo de 2019, el Laboratorio de Sistemas de Información Geográfica y Teledetección de la Estación Biológica de Doñana iniciamos los trámites para la adquisición de un nuevo espectro radiómetro dentro del proyecto: “Mejora del equipamiento para radiometría de campo y toma de verdad terreno con alta precisión sobre cubiertas naturales” cofinanciado con fondos FEDER, referencia EQC2019-005790-P. Pudiendo iniciar el pliego de compra en junio de 2020 y recibiendo el aparato en enero de 2021.

El nuevo espectro- radiómetro ha sido un ASD FieldSpec 4 Standard Resolution (Figura 1). Tiene un rango espectral que va desde los 350 nm a 2 500 nm. Posee tres detectores uno en el VNIR (≤1 000 nm), otro en el SWIR 1 (1 001-1 800 nm) y el ultimo en el SWIR 2 (> 1 800 nm). Con un total de 2 151 bandas con una resolución espectral de 3 nm a 700 nm y de 10 nm a 1 400 nm. Posee una fibra óptica de 1.5 m de largo y 25º de apertura (FOV), cubierta de bobina de acero y fibra Kevlon para una mejor protección. Incluye un panel de referencia calibrado de 13 cm y 99% de reflectividad. Un ordenador portátil para el manejo del equipo vía WiFi o conexión Ethernet. Un soporte para la fibra con nivel de burbuja y mira laser.

Figura 1. Detalles y equipo del Espectro-radiómetro. A) vista lateral del radiómetro con la fibra óptica. B) Spectralon blanco 99% reflectancia. C) referencia de la calibración del panel con el equipo. D) ordenador portátil para el manejo del equipo. E) Panel de referencia blanco de 9 cm de diámetro, sin calibrar F) Lámpara halógena de cuarzo‐tungsteno para mediciones en interiores con un haz de luz estable en todo el rango de medida. G) Detalle frontal de soporte para la fibra óptica con visor laser. H) Detalle lateral del soporte para la fibra óptica.

Este radiómetro complementa y actualiza el adquirido en 2004 el espectro-radiómetro de campo ASD Fieldspec Pro JR/A110080 (http://www.aet.org.es/files/I_Jornada_ASD_Ricardo_Diaz.pdf). Durante estos 15 años ha sido utilizado para diferentes proyectos y con diversos objetivos entre otros:

1.  Se utilizó de manera muy especial en el experimento de Radiometría de la vegetación acuática sumergida de Doñana (Figura 2): variación temporal de las firmas espectrales presentado en septiembre de 2011 en el congreso: Teledetección Bosques y cambio climático y en las Actas XIV Congreso Asociación Española de Teledetección

https://www.researchgate.net/publication/236586571_Radiometria_de_la_vegetacion_acuatica_sumergida_de_Donana_variacion_temporal_de_las_firmas_espectrales

Figura 2. Experimento RSAV (Radiometry of Submerged Aquatic Vegetation). A) Detalle de la Tapa con la lámpara y la fibra óptica insertadas. B) Esquema del “Cubo radiométrico” con medidas a varias alturas. C) Fotografía del Cubo radiométrico. D) Muestra de suelo sin cobertura vegetal. E) Muestra de Ruppia drepanensis en las primeras semanas del experimento. F) Muestra de Ruppia drepanensis a la mitad del experimento y 100% de cobertura. G) Firmas espectrales de Ruppia drepanensis para diferentes semanas del experimento. H) Firmas espectrales de los macrófitos estudiados durante la semana 21 del experimento. I) Interior cámara climática con los acuarios y las distintas plantas

2.     Para la corrección radiométrica de los vuelos hiperespectrales (Figura 3) realizados sobre Doñana en:

2008 http://last-ebd.blogspot.com/2008/12/vuelo-del-ahs-abril-de-2008.html

2010 http://last-ebd.blogspot.com/2010/05/campana-ahs-donana-2010-6.html

2011 http://last-ebd.blogspot.com/2011/05/campana-ahs-donana-2011-3.html

2013 http://last-ebd.blogspot.com/2013/05/campana-ahs-donana-2013-9-resultados.html

2015 http://last-ebd.blogspot.com/2015/05/campana-ahs-donana-2015-5-la-ejecucion.html

Figura 3. Medidas de campo para la corrección radiométrica de imágenes hiperespectrales. A) Esquema de toma de medidas en zigzag sobre la zona de muestreo. B) Fotografía tomada en la intercalibración de nuestro radiómetro con el del INTA sobre una malla negra agrícola. C) Imagen extraída de Google earth donde se pueden apreciar las mallas agrícolas colocadas para el momento del vuelo 15 de mayo de 2015. D) Firmas espectrales de malla negra, malla blanca y duna. E) Fotografía de la muestra de duna. F) Fotografía de la muestra de Helechos. G) Fotografía de la muestra de Pastizal. H) Zona cubierta por el sensor AHS. I) Zona cubierta por el sensor CASI.

 3.    Para la generación de la librería de firmas espectrales (Figura 4) del matorral de la RBD de la Tesis doctoral de Marcos Jiménez Michavilla 2011 dirigida por Dr. Ricardo Díaz-Delgado

Figura 4. Detalles de la Tesis de Marcos Jiménez Millavilla. A) Toma de medida sobre Erica scoparia. B) Firma espectral de Erica scoparia durante la época húmeda. C) Firma espectral de Haliminum halimifolium durante la época húmeda. D) Firma espectral de Erica scoparia durante la época seca y fotografía. E) Firma espectral de Haliminum halimifolium durante la época seca y fotografía. F) Composición en falso color infrarrojo mejorado con el sensor AHS sobre la Reserva Biológica de Doñana. G) Mapa con el porcentaje de ocurrencia de Erica scoparia. H) Mapa con el porcentaje de ocurrencia de Halimium halimifolium

4.  Para su uso como valores radiométricos de referencia en diferentes procedimientos de corrección radiométrica de imágenes satelitales Landsat 7 ETM+, Landsat 8 OLI y sentinel 2 MSI publicado en Remote Sensing (https://www.mdpi.com/2072-4292/9/12/1319) y formando parte de la Tesis doctoral de Joan C. Padró

5.    Para la corrección radiométrica de vuelo hiperespectrales (Figura 5), en el proyecto “Characterization of the epikarst: application to the karst massif of the Sierra de las Nieves”de Víctor Rodríguez-Galiano de la Universidad de Sevilla y para la comparación de muestras de suelo entre variables radiométricas y químicas.

Figura 5. Fotos trabajo campo y laboratorio: A) malla agrícola blanca, B) cantera de grava, C) centro de balsa de la explotación minera, D) muestra radiométrica de suelo en laboratorio.

6.     Para la validación de imágenes hiperespectrales con dron de diferentes especies vegetales (Figura 6)

Figura 6. Fotos trabajo de laboratorio: A) toma de medidas, B) hojas de lentisco, C) hojas secas de castaño, D) hojas verdes de castaño con frutos, E) frutos de lentisco

¡Finalmente, LAST-DAY 2014!

Pues sí, finalmente el sábado 25 de octubre celebramos el LAST-DAY 2014 con una barbacoa en el parque de la Zahurdilla, en las Pajanosas. Se trata de una finca de encinar con un bosque mediterráneo relativamente bien conservado que es propiedad municipal del ayuntamiento de Guillena. Es el lugar de celebración de la romería de la virgen del Rosario en las Pajanosas y el sábado la pudimos disfrutar casi en exclusiva para nosotros. Esta vez el lugar si contaba con las pertinentes barbacoas y David Aragonés nos hizo una demostración de sus habilidades asando carne y chorizo. Hizo un día soleado con un tiempo excelente y nuestros amigos y familia parecieron pasarlo bien, y dieron buena cuenta de las viandas.

Participantes en el LAST-DAY 

Ricardo Díaz-Delgado nos hizo una demostración de sus habilidades como piloto de "Ardea" y realizamos algunas fotos de los asistentes con las distintas cámaras con las que contamos en el LAST-EBD. Una Tetracam de 6 canales en visible e infrarrojo. Se probó a hacer fotos a distintas alturas (10, 23 y 114 m) y más abajo podéis ver el resultado, así como el distinto aspecto que la vegetación y las camisetas de los asistentes toman cuando se fotografían en el infrarrojo.

Falso color infrarrojo

Participantes fotografiados a 10 m con la tetracam.

El vuelo fue uno más de los vuelos de prueba y entrenamiento que estamos realizando para poner a punto este equipamiento del LAST-EBD.

Participantes fotografiados a 23 m con la tetracam

El vuelo fue un éxito y ya estamos más cerca de poder usarlo para tareas más sofisticadas.

Lugar de celebración del LAST-DAY a 114 m de altura.

Cartografías personalizadas con ARDEA

ARDEA posicionado en despegue manual (foto cortesía de H. Garrido)

El LAST-EBD recibió finalmente el pasado mes de febrero a ARDEA. ARDEA es un cuadricóptero no tripulado, modelo MD4-1000 de la empresa Microdrones, con autonomía de vuelo de hasta 50 minutos y con una capacidad de carga útil de hasta 1200 g. Con estas características es el único UAV (Unmanned Aerial Vehicle) de ala rotatoria con posibilidad de transportar la cámara multiespectral Tetracam Mini-MCA de 6 bandas. Esta cámara ha sido pues la seleccionada para equipar ARDEA con objeto de efectuar cartografías basadas en la información multiespectral sobre el área sobrevolada. Las bandas del espectro en las que captura las imágenes están centradas en 490, 550, 680, 720, 800 y 900 nanómetros, es decir, 3 bandas en el visible que permiten obtener una composición pancromática equivalente a la obtenida con una cámara convencional y 3 bandas en el Infrarrojo Cercano que permiten distinguir el estado de la vegetación, masas de agua y otras cubiertas naturales.

Localización y ancho de las bandas de la Tetracam Mini-MCA de 6 canales con respecto a diferentes firmas espectrales de vegetación.

La cámara tiene una resolución de 1.3 Megapíxeles y un iFOV de 5.2 micras lo que le permite obtener un tamaño de píxel sobre el terreno aproximado de 5 cm a una altura de vuelo de 100 m, en imágenes de 70x60 m2.
El equipo consta además de una estación base receptora de video y telemetría y un software de planificación de rutas de vuelo que permite diseñar el recorrido óptimo para obtener una cobertura completa de la superficie de estudio con el solape adecuado para su posterior mosaicado y derivado de MDE (Modelo Digital de Elevaciones) por estereometría. Además, permite realizar coberturas completas en torno a puntos de interés tales como edificios, árboles, rodales, paredes, etc. A continuación podemos ver un ejemplo de un vuelo de prueba.

Ortomosaico Infrarrojo color del vuelo de prueba

Modelo Digital de Elevaciones del vuelo de prueba.

Nótese la variación de tonalidades rojas en la composición de falso color (IRc como rojo) indicando las diferencias de vegetación. El post-proceso de imágenes se encuentra también automatizado de forma que el equipo del LAST puede programar una misión, efectuarla y generar los resultados en unas pocas horas.

El LAST dispone de unos formularios de solicitud para poder efectuar cualquier tipo de misión adecuada a las características del equipo. En el futuro pretenden adquirirse otras cámaras tales como una compacta de 17 mm y una cámara térmica.

Es conveniente reseñar que en la actualidad la AESA se encarga de las autorizaciones para el uso de estos equipos a la espera de una regulación normativa. Para más detalles leer la comunicación sobre el uso de drones en España.