Clasificación de cultivos a partir de observaciones de teledetección radar. Aplicación a zonas de secano y regadío de Navarra.

Abstract

La teledetección consiste en adquirir a través de sensores de observación, información de un objeto concreto o un área. Una de las principales aplicaciones de la teledetección en el ámbito agrícola es la clasificación de cultivos. Desde el lanzamiento, en 1972, del primer satélite de evaluación de recursos naturales Landsat-1 se han realizado múltiples trabajos en este campo. Todos estos trabajos iniciales se basaban en observaciones adquiridas por sensores ópticos multiespectrales, donde la principal limitación para el uso de esas imágenes ópticas era la cubierta nubosa. Los sensores radar representan una alternativa interesante. Una de las principales ventajas de dicha tecnología frente a la teledetección óptica es la absoluta independencia del estado de cobertura nubosa para la adquisición de las imágenes, lo que brinda la posibilidad de hacer clasificaciones dinámicas a lo largo de un año agrícola completo, pudiendo representar incluso rotaciones de varios cultivos en un año. Además, los sensores radar son sensibles a características geométricas y dieléctricas de los cultivos, y presentan una resolución tanto espacial como temporal adecuada para este tipo de aplicaciones. El principal objetivo de esta tesis es desarrollar técnicas y herramientas adecuadas para la clasificación de cultivos mediante el empleo de observaciones de teledetección radar. Además, se comparan los resultados obtenidos mediante estas técnicas con los obtenidos por procedimientos clásicos basados en sensores ópticos con la finalidad de evaluar la viabilidad de la teledetección radar para este tipo de aplicaciones. Todo esto, se recoge a lo largo de los cuatro artículos y un informe que componen esta tesis. Con todo, los resultados obtenidos han demostrado la viabilidad de la teledetección radar para la clasificación de los cultivos estudiados. Por lo tanto, se espera que este trabajo fomente la adopción de este tipo de herramientas entre técnicos y usuarios potenciales, lo que permitiría desarrollar aplicaciones operativas de gran valor. Más aún si cabe, en el contexto actual del programa Copernicus de la Unión Europea, que distribuye de forma libre imágenes radar Sentinel-1 con unas características óptimas para este tipo de aplicaciones.

Remote sensing consists of acquiring information of a specific object or area through observation sensors. Crop classification is one of the major agricultural applications of remote sensing. Since the launch, in 1972, of the first satellite for the assessment natural resources, Landsat-1, many works have been carried out in this field. All these early works were based on multispectral optical remote sensing systems, where the main limitation of this technology was the cloud cover. Synthetic aperture radar (SAR) sensors provide an interesting alternative. SAR sensors can acquire data regardless of cloud cover and in the absence of sunlight, increasing the probability of obtaining useful data over a certain area and time period of interest; and thus, providing the possibility of dynamic classifications over a full crop year, and even detecting rotations of several crops in a year. Furthermore, the response recorded by SAR sensors is related to the geometrical and dielectric properties of the crops and exhibit an adequate spatial and temporal resolution for this type of applications. The main objective of this thesis is to develop suitable techniques and tools for crop classification through the use of SAR observations. In addition, the results obtained by these techniques are compared with those obtained by conventional methods based on optical sensors in order to assess the feasibility of these SAR observations for classification schemes. All this is collected throughout the four articles and one report presented in this thesis. All in all, the results obtained have demonstrated that SAR data can be effectively used for crop classification. Therefore, it is expected that this work encourages the adoption of such tools between technicians and potential users, resulting in the development of operational applications of great value. This is especially true given the current context of the Copernicus program of the European Union, where Sentinel-1 scenes, with optimal characteristics for this type of application, can be accessed free of charge.