Trabajos Fin de Máster ETSIA - NIGMET Master Amaierako Lanak
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Browsing Trabajos Fin de Máster ETSIA - NIGMET Master Amaierako Lanak by Author "Álvarez Mozos, Jesús"
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Publication Open Access Analysis of the Beira (Mozambique) flood using Sentinel-1 radar imagery(2024) Mulavizada, Farhad; Álvarez Mozos, Jesús; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola TeknikoaEl estudio realizado se centró en las inundaciones extensivas en Beira, Mozambique, utilizando imágenes SAR de Sentinel-1, con el 20 de marzo de 2019 identificado como el pico del evento de inundación tras el Ciclón Idai. Se empleó un análisis multitemporal para monitorear los cambios en los valores de retrodispersión a lo largo del tiempo, lo que permitió la detección de áreas inundadas, incluyendo cuerpos de agua, vegetación y zonas urbanas. El uso de SAR fue particularmente crucial en este caso debido a las condiciones meteorológicas desafiantes, como la intensa nubosidad y las lluvias, que hicieron ineficaces las imágenes satelitales ópticas. La capacidad del SAR para penetrar a través de las nubes y recolectar datos en cualquier condición climática o durante la noche lo convirtió en una herramienta ideal para el monitoreo de inundaciones durante el ciclón. A través de técnicas de clasificación basadas en conocimiento, el estudio delineó cuerpos de agua permanentes, vegetación inundada, manglares y áreas urbanas afectadas por las inundaciones. Los cambios temporales observados en los valores de retrodispersión proporcionaron información crítica sobre la progresión y la gravedad de la inundación. La validación con imágenes aéreas y mapas de Copernicus confirmó la precisión de las clasificaciones de inundación, destacando la utilidad de los datos SAR en la gestión de inundaciones y la planificación de la respuesta ante desastres en regiones propensas a inundaciones.Publication Embargo Automation of the methodology for calculating Climate Risk due to drought at the NUTS3 scale and comparison of the WASP and SPEI climate indices for the optimal characterization of Climate Hazard(2024) Martinez Romero, Markel; Álvarez Mozos, Jesús; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola TeknikoaUna de las principales consecuencias del Cambio Climático es el aumento del riesgo de sequía. En este contexto, la Evaluación del Riesgo Climático (CRA) adquiere una importancia significativa. El objetivo principal del presente trabajo fue cuantificar y evaluar el Riesgo Climático debido a la sequía. Se automatizó completamente una metodología de CRA y cuantificación del Riesgo Climático en escenarios presentes y futuros utilizando las tecnologías Python, R, Google Earth Engine y QGIS. Esta metodología se situó dentro del marco más actual del IPCC y se basó en el flujo de trabajo Relative Drought de CLIMAAX. El análisis se dirigió a la escala estadística NUTS3 y para las regiones participantes en el proyecto Regions 4 Climate, incluyendo indicadores adicionales de Capacidad de Adaptación del proyecto ESPON-CLIMATE. Se emplearon técnicas matemáticas como DEA y PCA con los indicadores proxy que caracterizaron los Componentes de Vulnerabilidad y Exposición. Además, los índices climáticos WASP y SPEI se compararon con una variable de referencia indicadora de sequía obtenida mediante teledetección, con el objetivo de seleccionar el índice que mostrara la mejor correlación con la variable de referencia para caracterizar la Amenaza Climática de sequía, tanto para los periodos de referencia seleccionados como para los periodos futuros en los escenarios RCP. Los resultados mostraron que, aunque ambos índices estaban significativamente correlacionados con la variable de referencia, SPEI mostró un mejor rendimiento. Resultó ser el índice que mejor explicaba la variabilidad de la variable indicadora de sequía y también demostró coeficientes de correlación positiva más fuertes (r=0,55 y r=0,61). Se observó un patrón de aumento de la Amenaza en el futuro para las regiones NUTS3 situadas en los países del norte de Europa. Sin embargo, las regiones NUTS3 de Castilla y León fueron las que mostraron principalmente un mayor Riesgo Climático debido a la sequía, dados sus altos resultados en los otros Componentes de Riesgo (Vulnerabilidad y Exposición). También se observaron limitaciones, como la falta de datos para determinadas regiones NUTS3 y el uso de conjuntos de datos normalizados. La metodología aplicada puede utilizarse para evaluar el impacto potencial de las sequías en el futuro. Además, puede describir la posible cadena de impactos que podría desarrollarse en las regiones con mayor riesgo de sequía.Publication Open Access Development of remote sensing methodologies for the identification of sustainable agricultural practices(2024) Herrera Igea, Asier; Álvarez Mozos, Jesús; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola TeknikoaEl objetivo del estudio fue desarrollar y validar metodologías de teledetección para identificar prácticas agrícolas sostenibles, centrándose específicamente en la Agricultura de Conservación (AC). Se analizaron datos de Sentinel-1 y Sentinel-2 para evaluar su eficacia a la hora de detectar parcelas de AC y diferenciarlas de las convencionales. Se trabajó con un conjunto de parcelas de cereal en AC y otras comparables manejadas de forma convencional. Se evaluó la significancia de las diferencias entre ambos casos para bandas e índices de Sentinel-2 y para los coeficientes de retrodispersión de Sentinel-1. Los resultados mostraron diferencias significativas principalmente para las bandas e índices basados en el infrarrojo medio, en el periodo entre la cosecha y la siembra. Los coeficientes de retrodispersión de Sentinel-1 también mostraron diferencias significativas, aunque con una mayor variabilidad. Se utilizó el algoritmo Random Forests (RF) para clasificar parcelas de AC y convencionales, obteniendo una fiabilidad del 88% cuando se utilizó como información de partida tanto Sentinel-1 como Sentinel-2. Estos resultados ponen en valor el potencial de las tecnologías de teledetección como herramienta para el seguimiento de prácticas agrícolas sostenibles de forma precisa y fiable.Publication Open Access Estudio de los procesos de decaimiento en abies alba mill en los hayedo-abetales navarros mediante técnicas de teledetección(2022) Primicia Alvarez, Irantzu; Álvarez Mozos, Jesús; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola TeknikoaExisten evidencias de procesos de decaimiento en numerosos sistemas forestales relacionados con una reducción de la disponibilidad hídrica. Es el caso del abeto en el Pirineo occidental, donde se espera que estos procesos se intensifiquen ante un escenario de cambio climático. El objetivo de este trabajo es analizar el potencial del uso de imágenes satelitales adquiridas por el sensor Sentinel-2 en la detección de abetos afectados por decaimiento en el hayedo-abetal situado en el Monte Irati (Pirineos occidentales). Para ello, se analizó la respuesta de diversos índices de vegetación a nivel intra e inter anual, los cuales permitieron discriminar las zonas con presencia de abetos en declive. Red Edge Normalized Difference Vegetation Index (RENDVI) y Green Normalized Vegetation Index (GNDVI) fueron los índices que proporcionaron mejores resultados. Este estudio pone de manifiesto el potencial del análisis de imágenes satelitales para el estudio de procesos de decaimiento en los ecosistemas forestales.Publication Open Access Estudio de subsidencia en Lorca, Murcia, mediante análisis multitemporal DinSAR PSI(2022) Urricelqui Sarasíbar, Claudia; Álvarez Mozos, Jesús; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola TeknikoaLa subsidencia de la superficie terrestre como consecuencia de la actividad antropogénica ha aumentado a escala global en las últimas décadas. El valle del Guadalentín en la Región de Murcia, España, es la cuenca de subsidencia, producto de la explotación de acuíferos, más grande de Europa. El presente trabajo consiste en un estudio de interferometría diferencial radar (DInSAR) cuyo objetivo es la cuantificación del nivel de subsidencia de dicho valle. La metodología empleada consiste en un procesamiento de Interferometría de Dispersores Persistentes (Persistent Scatterer Interferometry, PSI) aplicada a imágenes Sentinel-1 en el periodo entre febrero de 2015 y diciembre de 2020. Los resultados del estudio, valores de desplazamiento del terreno y velocidades de subsidencia en el área de estudio, han sido comparados con los productos recientemente publicados del servicio European Ground Motion Service (EGMS) del programa Copernicus, mostrando un buen acuerdo.Publication Open Access Evaluación de la utilidad de los datos radar de Sentinel-1 para la detección de áreas de acumulación de plástico en entornos marinos(2024) Ghiorma, Alexandra Luiza; Álvarez Mozos, Jesús; Aranguren Erice, Itxaso; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola TeknikoaLa contaminación por plásticos se considera un problema mundial y de gran preocupación actualmente debido a su persistencia en el tiempo y a sus efectos nocivos en el medioambiente y en la calidad vida de las personas. La localización de las áreas de plástico flotante mediante técnicas de teledetección permitiría una optimización en costes y tiempo para su posterior gestión, recogida y tratamiento, evitando que las masas de plástico acaben por hundirse y depositarse en el fondo marino, convirtiéndose en microplásticos. Este trabajo tiene como objetivo investigar la viabilidad de la detección de plásticos con observaciones radar Sentinel1. Para ello se sigue una metodología en tres fases, (1) se analiza la retrodispersión observada en unas zonas de test con plásticos instalados artificialmente, (2) se caracteriza el comportamiento multitemporal típico del mar cantábrico en las observaciones Sentinel-1 y (3) se evalúan los datos de alineamientos de plásticos levantados por barcos de recogida de residuos en el mar cantábrico. Los análisis realizados ilustran una separabilidad muy baja entre el plástico y el mar en las zonas de test. Esto, unido a la fuerte dinámica multitemporal de la retrodispersión causada por el viento en el mar cantábrico, apunta a que la detección de plástico flotante mediante este tipo de observaciones es a día de hoy inviable.Publication Open Access Evaluación de técnicas de detección de prácticas de labranza en cultivos extensivos basadas en imágenes Sentinel 2(2022) Martínez-Cañavate Gómez-Millán, María Teresa; Álvarez Mozos, Jesús; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola TeknikoaLas prácticas agrícolas convencionales han evidenciado la urgencia y la necesidad de cambios en el tratamiento de la tierra debido al impacto que generan en la calidad de los suelos, recursos hídricos y en el intercambio y liberación de gases entre otros. Debido a los efectos medioambientales que ocasiona, las últimas iniciativas reguladoras se están alineando con una racionalización y reducción de las prácticas de labranza, demostrándose la viabilidad de modalidades como la agricultura de conservación o la siembra directa. La posibilidad de identificar las prácticas de labranza mediante observaciones satelitales resulta atractiva para la obtención de información y el seguimiento de los eventuales cambios que se puedan producir. Este trabajo tiene como objetivo principal el de evaluar la viabilidad de técnicas basadas en datos Sentinel-2 para la detección de distintas prácticas de labranza. Para ello, se parte de una base de datos de campo obtenida en la campaña agrícola de 2019, sobre unas ~1300 parcelas. Se evalúan dos índices de vegetación por parcela, NDVI y NDTI. Además, se obtienen series temporales para cada índice de vegetación que nos permitan realizar una comparativa, por un lado, entre agricultura convencional vs siembra directa y, por otro, entre valores de NDTI previos y posteriores a las labores para cada parcela.Publication Open Access Evaluación de variables LiDAR del año 2017 para la generación de inventarios de recursos de biomasa forestal de Navarra.(2022) Goldaraz Ugarte, Xabier; Álvarez Mozos, Jesús; Aranguren Erice, Itxaso; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola TeknikoaEl objetivo de este trabajo ha sido generar modelos de regresión para estimar, a partir de datos LiDAR, la altura dominante, área basimétrica y volumen total en masas de dos especies forestales: haya y pino silvestre. Se ha procesado el vuelo LiDAR adquirido en 2017 sobre Navarra y se han calculado 27 métricas LiDAR de potencial interés forestal. Se ha contado con datos de campo de inventarios forestales para el entrenamiento y validación. Se han ajustado modelos de regresión Random Forests basados en estas métricas LiDAR que se han combinado también con datos de imágenes satelitales Sentinel-1 y Sentinel-2. Los resultados obtenidos han sido satisfactorios, aunque el ajuste de los modelos para la variable volumen total ha sido peor que para las otras dos. En general los modelos LiDAR han proporcionado los mejores ajustes sin que los modelos combinados con Sentinel aporten una mejora clara.Publication Open Access Identificación de prácticas agrícolas aplicadas en parcelas de Navarra mediante técnicas de teledetección óptica y radar(2022) Munuera Irurzun, Saioa; Álvarez Mozos, Jesús; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola TeknikoaA medida que la población mundial crece, aumenta la demanda de alimentos, además los efectos del cambio climático son cada vez más evidentes, por lo que la agricultura se enfrenta a grandes retos en las próximas décadas. En este sentido, las prácticas agrícolas deben orientarse a una agricultura más eficiente y sostenible, tratando de minimizar en lo posible su huella ecológica. En esta línea, se requieren de acciones integradas e intersectoriales y, desde la Comisión Europea, se promueven cada vez más políticas agrarias orientadas en este sentido, siendo la teledetección una herramienta clave para la monitorización de la realidad del medio rural. El presente Trabajo de Fin de Máster tiene por objeto la investigación sobre la detección de acciones de laboreo, siembra o cosecha mediante técnicas de teledetección óptica y radar. Para ello se ha analizado un conjunto de parcelas de la Navarra central de las que se conocía su calendario de labores entre agosto de 2018 y enero de 2020. Las técnicas radar han consistido principalmente en el cálculo, estudio y análisis de la coherencia interferométrica multitemporal (MTC) sobre las parcelas de estudio entre pares de imágenes Sentinel-1 adquiridas en el periodo mencionado. En cuanto a las técnicas de teledetección óptica, se ha evaluado el índice normalizado de vegetación (NDVI) con el fin de estudiar la complementariedad óptico-radar y como apoyo en la interpretación de la MTC. Los resultados obtenidos apuntan a que a partir del análisis conjunto de series temporales de MTC y de NDVI se consigue describir con precisión el ciclo de diversos cultivos, incluyendo las labores de preparación de suelo, el desarrollo fenológico del cultivo y la cosecha. En particular, se ha constatado que las series temporales de MTC son un indicador sensible a las prácticas agrícolas realizadas en las parcelas.Publication Open Access Monitorización de la extensión de nieve mediante imágenes Sentinel(2022) Gil Alonso, Naiara; Álvarez Mozos, Jesús; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola TeknikoaLa cobertura de nieve se considera una de las variables más relevantes para la evaluación y seguimiento de eventos meteorológicos extremos, estimación y previsión de recursos hidrológicos y, especialmente en montaña, centinela del cambio climático. Su seguimiento y evaluación a través de imágenes satelitales son de gran utilidad para conocer mejor estos procesos y optimizar la toma de decisiones. El objetivo de este trabajo es estudiar la aptitud de las imágenes Sentinel-2 para delinear la extensión de nieve en el Pirineo navarro-aragonés. Para ello se aplican diferentes técnicas de clasificación, basadas en umbrales de índices de nieve y técnicas de aprendizaje automático. Se analiza, además, el producto de Copernicus Snow and Ice en el mismo área de estudio. Los resultados obtenidos muestran que este último producto tiene margen de mejora en las zonas afectadas por sombras topográficas, en las que no identifica adecuadamente la nieve. Entre los clasificadores evaluados el clasificador de máxima verosimilitud y la herramienta Feature Analyst proporcionan los mejores resultados. Otros clasificadores más sencillos basados en umbrales de índices de nieve obtienen también buenos resultados y destacan por su sencillez. En un futuro sería interesante extender este trabajo a otras zonas montañosas en las que la estimación de la cobertura de nieve mediante teledetección resulta especialmente compleja.Publication Open Access Monitorización de nieve en el Pirineo mediante imágenes Sentinel-1(2023) Izaguirre Liviac, Marcos Fabio; Álvarez Mozos, Jesús; Ciriza Labiano, Raquel; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola TeknikoaEl cambio climático está afectando a la extensión de la capa de nieve, su espesor y su distribución en todo el mundo. Ante ello, la teledetección radar es una herramienta interesante para estudiar la nieve en zonas inaccesibles y es independiente de la iluminación solar y la nubosidad. Este Trabajo Fin de Máster tiene como objetivo implementar una metodología para la identificación de la extensión de la cobertura de nieve húmeda en una zona de alta montaña en el Pirineo a partir de observaciones con imágenes Sentinel-1, evaluando las condiciones idóneas para su aplicación. Para ello, se define un caso espacio-temporal según la disponibilidad de imágenes Sentinel-1 y Sentinel-2 en un sector del Pirineo cubriendo tanto condiciones de invierno como de primavera. Se implementa el método de Nagler para identificar nieve húmeda basado en el ratio multitemporal de observaciones de polarización doble, comparando los resultados obtenidos en pasadas ascendentes y descendentes. Luego, se crea una capa de referencia para la validación de resultados mediante fotointerpretación de imágenes Sentinel-2 y se utiliza también el producto Snow and Ice de Copernicus como referencia. Se obtuvieron matrices de confusión para calcular métricas de rendimiento enfocadas principalmente en los errores de comisión. Los resultados obtenidos muestran una buena coincidencia con la capa de referencia y el producto de Copernicus. Se observa un mejor resultado cuando se utilizan las imágenes de primavera y en pasada ascendente en comparación con las de invierno en pasada descendente. Lo que permite concluir que la metodología aplicada es adecuada para identificar la extensión de nieve húmeda en el caso de estudio abordado.Publication Open Access Optimización de la Clasificación LiDAR: análisis de algoritmos de posprocesamiento(2024) Basterra Quijera, Josu; Álvarez Mozos, Jesús; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola TeknikoaLa clasificación es uno de los procesos más importantes para poder generar productos cartográficos a partir de datos LiDAR. Aunque en la actualidad existen diversos algoritmos de suavizado de etiquetas, el posprocesamiento es una técnica capaz de mejorar la precisión de la clasificación de manera eficiente y con suposiciones simples. Debido a su bajo costo y facilidad de uso, es ampliamente utilizado en la mejora de los datos LiDAR clasificados con algoritmos de naturaleza diversa. En este estudio, se implementan dos algoritmos de posprocesado: primero, un filtro basado en vecindad con votación por mayoría según la frecuencia relativa de las clases; y segundo, un filtro de características geométricas que emplea la altura normalizada de los puntos para su identificación y reclasificación. Estos dos algoritmos se aplican a una serie de conjuntos de datos LiDAR aéreos diferenciando entornos rurales y urbanos complejos con una densidad media de ~10 puntos/m². Se logran mejoras significativas en la precisión de clasificación, principalmente en las categorías torres eléctricas (10,5%) y puentes (2%), sin que ello perjudique la identificación de elementos minoritarios como fachadas y automóviles. Además, se consigue corregir en un 19% los errores críticos de la clasificación.Publication Open Access PS-DInSAR processing of Sentinel-1 images in the Hambach mine, Germany, and its applicability in civil infrastructure monitoring(2023) Milenova Vasileva, Stefka; Álvarez Mozos, Jesús; Barinagarrementería Arrese, Idurre; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola TeknikoaEl mantenimiento de la infraestructura civil es primordial en países en rápido desarrollo como Alemania, dado su papel clave en el bienestar social y el crecimiento económico. Este estudio utiliza la técnica de radar de apertura sintética interferométrica diferencial de dispersión persistente (PS-DInSAR), aplicada a imágenes del satélite Sentinel-1 que cubren el período comprendido entre enero de 2021 y diciembre de 2022, para implementar un enfoque de monitoreo de infraestructura civil. El estudio se centra en una de las regiones más desafiantes de Alemania: la zona minera de Renania y, más específicamente, la mina Hambach, que es la mina a cielo abierto de lignito más grande de Europa. La mina Hambach sirve como un estudio de caso complejo, que destaca la intrincada interacción entre la rápida industrialización y los desafíos ambientales. A través del análisis del desplazamiento vertical de los puntos PS y la implementación de varios indicadores, esta investigación tiene como objetivo obtener una comprensión más profunda de los mecanismos de hundimiento del terreno localizados en el punto crítico alrededor de la mina y mejorar el monitoreo de la infraestructura civil dentro de esta área, con Aplicaciones directas en la planificación y desarrollo de infraestructuras civiles.Publication Open Access Verificación de aprovechamientos forestales mediante imágenes Sentinel-2 del programa Copernicus(2022) Solano Romero, Erika Cristina; Álvarez Mozos, Jesús; Aranguren Erice, Itxaso; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola TeknikoaEn este Trabajo Final de Máster se evalúa la capacidad de las imágenes satelitales Sentinel-2, para verificar aprovechamientos forestales en los bosques de Navarra. La información de partida corresponde a 1.963 polígonos de aprovechamientos, que se han autorizado entre los años 2014 y 2017, divididos en tres grupos que corresponden a claras, hechos (cortas definitivas) y recintos sin intervención de especies forestales. Para el desarrollo de este trabajo, se utilizaron compuestos de verano de las imágenes Sentinel-2 de los años 2016 a 2019 y se emplearon diferentes métodos de detección de cambios. Se ealizó la extracción de estadísticas zonales de los recintos en función al método utilizado y se aplicó una prueba no paramétrica por especies en cada método, para evaluar las diferencias significativas entre los aprovechamientos. Los resultados obtenidos muestran que las cortas definitivas evidencian la mayor separabilidad en los tres métodos evaluados, principalmente en el pino silvestre. Por el contrario, el haya no presentó resultados significativos para la detección de aprovechamientos con las técnicas empleadas. El resto de especies presentaron resultados intermedios.