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Jornadas sobre cartografía y geomática: técnicas eficientes para la gestión eficiente del territorio. Grupo RNM-368 Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial.

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Jornadas sobre cartografía y geomática: técnicas eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-368

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

INTEGRACIÓN Y ANÁLISIS EXPLORATORIO DE DATOS GEOESPACIALES MULTIFUENTE PARA EL SEGUIMIENTO Y MODELADO DE LA EVOLUCIÓN Y VULNERABILIDAD DE ÁREAS COSTERAS

Proyecto de Excelencia P08-RNM-03575 (2009-2012)

Dr. Fernando J. Aguilar Torres

Profesor Titular de la Universidad de Almería

Departamento de Ingeniería Rural


Grupo RNM-021 eficientes para la gestión eficiente del territorio

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

1. Antecedentes

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

Más de la mitad de la población del planeta vive a menos de 60 Km de la línea de costa. En España, algo más del 44% de la población vive en municipios costeros (que constituyen a penas un 7% del territorio total).

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Objetivo 2

CONCLUSIONES

  • Incremento zonas urbanizadas (sellado del suelo)

  • Falta de planificación

  • Extracción de arenas para invernaderos

Presión antrópica

Rotura del equilibrio

¿Es sostenible esta situación a medio-largo plazo?

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Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

1. Antecedentes

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

El IPCC (Intergovernmental Panel of Climate Change) señala a la región del Mediterráneo (sobre todo zonas áridas y semiáridas) como las que más intensamente sufrirán las consecuencias de las variaciones del clima.

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Objetivo 2

CONCLUSIONES

+ 1 m SLR

+ 4 m SLR

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Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

1. Antecedentes

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

El Plan Andaluz de Medio Ambiente 2004-2010 dedica un área estratégica a la GESTIÓN AMBIENTAL INTEGRADA DEL LITORAL

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

  • Obtención de datos georreferenciados (*)

  • Extracción de información

  • Generación de conocimiento

  • Generación de modelos

  • Toma de decisiones

Objetivo 1

Objetivo 2

CONCLUSIONES

MONITORING

  • ¿Cómo podemos abordar una metodología eficiente, precisa e integrada para el monitoreo de nuestras costas y urbanizaciones litorales?

  • Cuáles podrían ser las aplicaciones inmediatas de dicha metodología?

(*) Shupeng, C. and J. van Gendereng, 2008. Digital Earth in support of global change research. International Journal of Digital Earth, 1(1), 43-65.

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Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

2. Objetivos

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

1) Aplicación, integración y desarrollo de técnicas geomáticas para el estudio de la evolución de la línea de costa y la franja litoral a partir de MDEs y MDSs obtenidos a partir de vuelos fotogramétricos multitemporales y Láser Escáner Aerotransportado.

2) Desarrollo y evaluación de técnicas basadas en la integración-fusión de datos georreferenciados y segmentación de objetos para la detección automática y eficiente de zonas impermeables, edificios e infraestructuras en entornos costeros.

3) Introducción del análisis exploratorio de datos para el modelado de la influencia del crecimiento urbano litoral en los procesos de erosión y/o acreción costera. Aplicación de técnicas geoestadísticas y de regresión y autocorrelación espacial.

4) Aplicación de la información recopilada a lo largo de la consecución de los objetivos anteriores en la delineación del área inundada de una zona costera ante diferentes escenarios de riesgo como pueden ser: incremento del nivel del mar como consecuencia del cambio climático, episodios de fuertes tormentas durante marea alta (storm surge), escorrentía y desbordamiento de ramblas y ríos, escorrentía urbana, etc.

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Objetivo 2

CONCLUSIONES

4


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Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

3. Área de trabajo

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Objetivo 2

CONCLUSIONES

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 1: Aplicación, integración y desarrollo de técnicas geomáticas para el estudio de la evolución de la línea de costa y franja litoral

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Objetivo 2

  • Vuelos fotogramétricos históricos desde 1956-57 (vuelo americano) a distintas escalas y con/sin certificado de calibración de cámara (self-calibration).

  • Vuelos fotogramétricos de nueva ejecución con cámara digital DMC Intergraph RGB+Ir (tamaño pixel terreno = 0,15 m) y ALS (LiDAR ALS50-II Leica) con densidad de puntos 1,32 puntos/m2 y alta precisión vertical (0,15 m).

CONCLUSIONES

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 1: Aplicación, integración y desarrollo de técnicas geomáticas para el estudio de la evolución de la línea de costa y franja litoral

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Objetivo 2

ESTEREOMATCHING

CONCLUSIONES

Modelo analógico basado en curvas de nivel

Z = f(x,y)

Modelo Digital de Elevaciones

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 1: Aplicación, integración y desarrollo de técnicas geomáticas para el estudio de la evolución de la línea de costa y franja litoral

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Objetivo 2

Diferencias entre z MDE y z GPS precisión

CONCLUSIONES

Selección de Check points (N)

RMSE y Error Medio

Check Points Error (ZMDEi -ZCPi = ei)

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 1: Aplicación, integración y desarrollo de técnicas geomáticas para el estudio de la evolución de la línea de costa y franja litoral

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Objetivo 2

CONCLUSIONES

Leptokurtosis 2>0

Platokurtosis 2<0

Aguilar F.J. et al., 2007. A theoretical approach to modelling the accuracy assessment of DEMs. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing 73(12)

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 1: Aplicación, integración y desarrollo de técnicas geomáticas para el estudio de la evolución de la línea de costa y franja litoral

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Objetivo 2

CONCLUSIONES

MDE

ez

elc

MSL

Ground truth

tgα

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 1: Aplicación, integración y desarrollo de técnicas geomáticas para el estudio de la evolución de la línea de costa y franja litoral

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Utilización de LiDAR-MDEs (relieve sombreado) como referencia para la obtención de puntos terreno (X,Y,Z) y orientación exterior de fotogramas históricos

Objetivo 2

CONCLUSIONES

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 1: Aplicación, integración y desarrollo de técnicas geomáticas para el estudio de la evolución de la línea de costa y franja litoral

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Utilización de LiDAR-MDEs como referencia para la obtención de MDEs procedentes de vuelos históricos mediante surface-matching

Objetivo 2

CONCLUSIONES

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 1: Aplicación, integración y desarrollo de técnicas geomáticas para el estudio de la evolución de la línea de costa y franja litoral

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Utilización de LiDAR-MDEs como referencia para la obtención de MDEs procedentes de vuelos históricos mediante surface-matching

Objetivo 2

CONCLUSIONES

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 1: Aplicación, integración y desarrollo de técnicas geomáticas para el estudio de la evolución de la línea de costa y franja litoral

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Utilización de LiDAR-MDEs como referencia para la obtención de MDEs procedentes de vuelos históricos mediante surface-matching

Objetivo 2

CONCLUSIONES

Mínimos cuadrados sin peso: transformación Helmert 3D con función objetivo tipo LZD

Refino solución

Estimador robusto Tukey’s Biweight

Iterar hasta convergencia

Cálculo del modelo diferencial dZi

Asignación de pesos binarios a cada punto

Aplicación de mínimos cuadrados con peso (Helmert 3D) hasta convergencia

Aplicación de mínimos cuadrados con peso (Helmert 3D)

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 2: Detección automática de zonas impermeables, edificios e infraestructuras en entornos costeros a partir de datos multitemporales y multifuente

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Segmentación de una imagen: La variabilidad espectral de los píxeles de una clase da lugar a una región, no un solo punto, en un espacio n-dimensional

Objetivo 2

CONCLUSIONES

Los píxeles pertenecientes a la clase terreno desnudo ocupan una región diferente a los de la clase vegetación

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Vegetación eficientes para la gestión eficiente del territorio

Suelo desnudo

Urbanizado

Imagen digital

4. Desarrollo

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Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 2: Detección automática de zonas impermeables, edificios e infraestructuras en entornos costeros a partir de datos multitemporales y multifuente

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Clasificación supervisada

Firmas espectrales

Objetivo 2

CONCLUSIONES

Área de vegetación

Área urbanizada

Área de suelo desnudo

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Vegetación eficientes para la gestión eficiente del territorio

Suelo desnudo

Urbanizado

¿Clase?

4. Desarrollo

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Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 2: Detección automática de zonas impermeables, edificios e infraestructuras en entornos costeros a partir de datos multitemporales y multifuente

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Imagen multiespectral

Imagen Clasificada

Objetivo 2

CONCLUSIONES

Signatura espectral del píxel que va a ser clasificado

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 2: Detección automática de zonas impermeables, edificios e infraestructuras en entornos costeros a partir de datos multitemporales y multifuente

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

  • Problemas métodos clásicos:

  • Distribución normal multivariante para cada clase (estadística paramétrica)

  • Clasificación píxel a píxel (pérdida de la información de vecindad y disminución de la eficiencia)

  • Falta de información en zonas radiométricamente variables que genera malas clasificaciones

Objetivo 2

CONCLUSIONES

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 2: Detección automática de zonas impermeables, edificios e infraestructuras en entornos costeros a partir de datos multitemporales y multifuente

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Objetivo 2

Se necesitan nuevas estrategias basadas en la fusión de datos y en la clasificación de objetos, más que píxeles, para trabajar con imágenes de muy alta resolución geométrica

CONCLUSIONES

  • Cuatro estrategias básicas están siendo abordas en el contexto de este proyecto dentro del vector de atributos:

    • Integración de la textura e información espacial (vecindad) para la mejora de la clasificación por píxeles

    • Segmentación y clasificación de objetos, más que de píxeles (region-merging techniques)

      heterogeneidad = wcolorΔhcolor + wformaΔhforma

    • Fusión de datos integrando información morfológica 3D (datos LiDAR)

    • Aplicación de clasificadores no paramétricos basados en Machine Learning (reglas de decisión generadas automáticamente a partir de áreas de entrenamiento mediante métodos inductivos)

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 2: Detección automática de zonas impermeables, edificios e infraestructuras en entornos costeros a partir de datos multitemporales y multifuente

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Incorporación de datos altimétricos LiDAR

Objetivo 2

CONCLUSIONES

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

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Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 2: Detección automática de zonas impermeables, edificios e infraestructuras en entornos costeros a partir de datos multitemporales y multifuente

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Filtrado y Modelo Digital de Superficie

Objetivo 2

CONCLUSIONES

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 2: Detección automática de zonas impermeables, edificios e infraestructuras en entornos costeros a partir de datos multitemporales y multifuente

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Objetivo 2

CONCLUSIONES

Obtención del modelo de alturas de objetos h = (MDS-MDT)

h

MDT

MDS

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

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Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 2: Detección automática de zonas impermeables, edificios e infraestructuras en entornos costeros a partir de datos multitemporales y multifuente

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Objetivo 2

MULTILAYER COORDINATED CLUSTERS Integración de color y textura en un mismo vector de características

CONCLUSIONES

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4. Desarrollo eficientes para la gestión eficiente del territorio

Grupo RNM-021

Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

  • Objetivo 2: Detección automática de zonas impermeables, edificios e infraestructuras en entornos costeros a partir de datos multitemporales y multifuente

ÁREA TRABAJO

DESARROLLO

Objetivo 1

Generación de reglas de decisión “difusas” basadas en árboles de decisión (Machine Learning) y los atributos evaluados para cada objeto o píxel

Objetivo 2

CONCLUSIONES

HIPÓTESIS

REGLAS

CONDICIONES

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5. Conclusiones eficientes para la gestión eficiente del territorio

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Gestión Integrada del Territorio y Tecnologías de la Información Espacial

ANTECEDENTES

OBJETIVOS

ÁREA TRABAJO

La consecución de los objetivos planteados en este proyecto de investigación permitirá obtener información relevante y desarrollar herramientas útiles para la toma de decisiones en relación a la gestión de nuestras costas. A lo largo de la exposición desarrollada se ha puesto de relieve la preocupante situación medioambiental que amenaza el futuro de nuestro litoral, agravada, si cabe, por el incipiente proceso de cambio climático al que nos vemos abocados. Aunque es responsabilidad de las instituciones públicas competentes el tomar decisiones y medidas de prevención al respecto, no es menos cierto que los científicos debemos proveer los modelos y herramientas de simulación apropiadas para garantizar, conociendo y aportando la incertidumbre de los datos que manejamos, que esas decisiones sean lo más acertadas posibles.

DESARROLLO

Objetivo 1

Objetivo 2

CONCLUSIONES

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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