Caracterización del uso/cobertura del suelo en Uruguay a partir de series temporales de imágenes MODIS

95 Agrociencia Uruguay - Volumen 18 2:95-105 - julio/diciembre 2014 Caracterización del uso/cobertura del suelo en Uruguay a partir de series temporales de imágenes MODIS Baeza Santiago1, Baldassini Pablo2,3, Bagnato Camilo2,3, Pinto Priscila2, Paruelo José2, 3 Departamento de Sistemas Ambientales, Facultad de Agronomía, Universidad de la República. Avenida Garzón 780, 12900 Montevideo, Uruguay. Correo electrónico: 2 Laboratorio de Análisis Regional y Teledetección, IFEVA, Facultad de Agronomía, Universidad de Buenos Aires 3 Departamento de Métodos Cuantitativos y Sistemas de Información. Facultad de Agronomía, Universidad de Buenos Aires 1 Recibido: 20/5/14 Aceptado: 5/9/14 Resumen La distribución espacial del uso/cobertura del suelo es el principal control de la dinámica de la energía, carbono y agua; tiene también enorme importancia en el monitoreo del ambiente y en la toma de decisiones del sector productivo. El objetivo de este trabajo fue desarrollar clasificaciones rápidas y de bajo costo del uso/cobertura del suelo en Uruguay. Las clasificaciones fueron realizadas mediante árboles de decisión, utilizando información fenológica de los diferentes usos/coberturas del suelo obtenida a partir series temporales de IVN- MODIS (Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada) (período: mayo 2011marzo 2012), datos de campo e imágenes de alta resolución espacial (Landsat) para la identificación de lotes «puros» (pertenecientes a una única clase de uso/cobertura del suelo). Se clasificaron 1,7x107 hectáreas, discriminando cuatro grandes categorías: Recursos Forrajeros Perennes, Forestación y Monte, Cultivos de Verano y Doble Cultivo. Estas ocuparon respectivamente el 63,6, 13,1, 14,3 y 7,4 % de la superficie cartografiada. La exactitud global del mapa fue alta (89,6 %) y la clase con menor exactitud fue Cultivos de Verano (85,8%). La clasificación realizada es una de las primeras descripciones de uso/cobertura del suelo que cubre todo el territorio uruguayo y que presenta altos niveles de exactitud. Los resultados muestran una disminución muy importante en los recursos forrajeros ocurrida en los últimos años fundamentalmente debido al avance de la frontera agrícola. El método utilizado es una alternativa rápida, repetible, evaluable y de bajo costo para describir el uso/cobertura del suelo sobre áreas extensas y monitorear su cambio a lo largo del tiempo. Palabras clave: fenología de la vegetación, teledetección, IVN Summary Land Use/Land Cover Classification in Uruguay Using Time Series of MODIS Images The spatial distribution of land use/land cover is the main control of energy, carbon and water dynamics; is also extremely important in environmental monitoring and decision-making in the agricultural sector. The objective of this work was to develop rapid and low cost land use/land cover classifications in Uruguay. We performed decision tree classifications using phenological information derived of NDVI-MODIS (Normal Difference Vegetation Index) time series (period: May 2011-March 2012), field data, and high spatial resolution images (Landsat) to identify «pure» agricultural lots (belonging to a single land use /land cover class). 1.7x107 hectares were classified, discriminating four major categories: Perennial Forage Resources, Afforestation and Forest, Summer Crops, and Winter-Summer Crops; they occupied respectively 63.6, 13.1, 14.3 and 7.4 % of the mapped area. Overall map accuracy was high (89.6 %) and the less accurate class was summer crops (85.8 %). This classification is one of the first descriptions of land use/land cover for the entire Uruguayan territory with high levels of accuracy. The results show a very significant decrease in forage resources occurred in recent years mainly due to the advance of the agricultural frontier. The method used is a fast, repeatable, measurable and inexpensive alternative to describe land use/land cover over large areas and monitor its change over time. Keywords: vegetation phenology, remote sensing, NDVI 96 Baeza S, Baldassini P, Bagnato C, Pinto P, Paruelo J Introducción La descripción del uso/cobertura del suelo es un insumo central para la generación de planes de uso y manejo de los recursos naturales, así como para planificar o promover medidas destinadas a la conservación. Posee también una importancia central en la identificación, descripción y manejo de los recursos forrajeros a nivel nacional. La generación de un sistema de estimación de la productividad de los recursos forrajeros en Uruguay requiere conocer, con un margen de error bajo y conocido, su ubicación en el espacio. A pesar de la relevancia de cuantificar los cambios en el uso del suelo, las caracterizaciones de la cobertura/uso del suelo no suelen ser exhaustivas y las técnicas no se encuentran debidamente protocolizadas. En Uruguay y la región existen pocos antecedentes de mapas de uso/cobertura del suelo sobre grandes extensiones de territorio, y prácticamente no existen metodologías desarrolladas específicamente para describir el uso/cobertura del suelo de manera rápida y con una estimación objetiva de los errores e incertidumbres. Un sistema que cuantifique la distribución de tipos de cobertura del suelo de manera eficaz es esencial para el análisis de los cambios en el mediano y largo plazo. En los últimos años los sensores a bordo de satélites se han convertido en una herramienta ideal para caracterizar el uso/cobertura del suelo sobre grandes extensiones de territorio (Townshend et al., 1991), desde mapas locales con gran nivel de detalle (Clark et al., 2004) hasta mapas globales de menor resolución espacial (DeFries et al., 1998). La cobertura sinóptica, espacialmente continua y a intervalos regulares de tiempo que las imágenes de satélite obtienen de la superficie terrestre es la base de su amplio uso para la cartografía del uso y cobertura del suelo (Myneni et al., 1997). La capacidad de discriminar entre diferentes coberturas del suelo a partir de imágenes tomadas por satélite viene dada por la respuesta diferencial de los diferentes materiales en diferentes porciones del espectro electromagnético (Curran, 1985). El uso de series temporales de imágenes permite inferir información sobre la fenología de la vegetación (Guyot, 1990), generalmente aprovechando el comportamiento espectral característico de la vegetación fotosintéticamente activa en las porciones del espectro electromagnético correspondientes al rojo e infrarrojo cercano. La vegetación fotosintéticamente activa absorbe prácticamente toda la radiación en la longitud de onda del rojo, a la vez que refleja una gran proporción de la longitud de onda del Agrociencia Uruguay infrarrojo cercano debido a la estructura de los tejidos foliares. Este comportamiento característico ha llevado a la construcción de índices de vegetación directamente relacionados con el índice de área foliar, la actividad fotosintética o la productividad, a partir de la reflactancia en la longitud de onda d (...truncated)