LarraƱaga Urien, Arantzazu

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https://academica-e.unavarra.es/handle/2454/49363

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LarraƱaga Urien

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Arantzazu

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Proyectos e IngenierĆ­a Rural

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    PublicationOpen Access
    On the added value of quad-pol data in a multi-temporal crop classification framework based on RADARSAT-2 imagery
    (MDPI, 2016) LarraƱaga Urien, Arantzazu; Ɓlvarez-Mozos, JesĆŗs; Proyectos e IngenierĆ­a Rural; Landa Ingeniaritza eta Proiektuak
    Polarimetric SAR images are a rich data source for crop mapping. However, quad-pol sensors have some limitations due to their complexity, increased data rate, and reduced coverage and revisit time. The main objective of this study was to evaluate the added value of quad-pol data in a multi-temporal crop classification framework based on SAR imagery. With this aim, three RADARSAT-2 scenes were acquired between May and June 2010. Once we analyzed the separability and the descriptive analysis of the features, an object-based supervised classification was performed using the Random Forests classification algorithm. Classification results obtained with dual-pol (VV-VH) data as input were compared to those using quad-pol data in different polarization bases (linear H-V, circular, and linear 45Āŗ), and also to configurations where several polarimetric features (Pauli and Cloudeā€“Pottier decomposition features and co-pol coherence and phase difference) were added. Dual-pol data obtained satisfactory results, equal to those obtained with quad-pol data (in H-V basis) in terms of overall accuracy (0.79) and Kappa values (0.69). Quad-pol data in circular and linear 45Āŗ bases resulted in lower accuracies. The inclusion of polarimetric features, particularly co-pol coherence and phase difference, resulted in enhanced classification accuracies with an overall accuracy of 0.86 and Kappa of 0.79 in the best case, when all the polarimetric features were added. Improvements were also observed in the identification of some particular crops, but major crops like cereals, rapeseed, and sunflower already achieved a satisfactory accuracy with the VV-VH dual-pol configuration and obtained only minor improvements. Therefore, it can be concluded that C-band VV-VH dual-pol data is almost ready to be used operationally for crop mapping as long as at least three acquisitions in dates reflecting key growth stages representing typical phenology differences of the present crops are available. In the near future, issues regarding the classification of crops with small field sizes and heterogeneous cover (i.e., fallow and grasslands) need to be tackled to make this application fully operational.
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    PublicationOpen Access
    ClasificaciĆ³n de cultivos a partir de observaciones de teledetecciĆ³n radar. AplicaciĆ³n a zonas de secano y regadĆ­o de Navarra.
    (2016) LarraƱaga Urien, Arantzazu; Ɓlvarez-Mozos, JesĆŗs; Proyectos e IngenierĆ­a Rural; Landa Ingeniaritza eta Proiektuak
    La teledetecciĆ³n consiste en adquirir a travĆ©s de sensores de observaciĆ³n, informaciĆ³n de un objeto concreto o un Ć”rea. Una de las principales aplicaciones de la teledetecciĆ³n en el Ć”mbito agrĆ­cola es la clasificaciĆ³n de cultivos. Desde el lanzamiento, en 1972, del primer satĆ©lite de evaluaciĆ³n de recursos naturales Landsat-1 se han realizado mĆŗltiples trabajos en este campo. Todos estos trabajos iniciales se basaban en observaciones adquiridas por sensores Ć³pticos multiespectrales, donde la principal limitaciĆ³n para el uso de esas imĆ”genes Ć³pticas era la cubierta nubosa. Los sensores radar representan una alternativa interesante. Una de las principales ventajas de dicha tecnologĆ­a frente a la teledetecciĆ³n Ć³ptica es la absoluta independencia del estado de cobertura nubosa para la adquisiciĆ³n de las imĆ”genes, lo que brinda la posibilidad de hacer clasificaciones dinĆ”micas a lo largo de un aƱo agrĆ­cola completo, pudiendo representar incluso rotaciones de varios cultivos en un aƱo. AdemĆ”s, los sensores radar son sensibles a caracterĆ­sticas geomĆ©tricas y dielĆ©ctricas de los cultivos, y presentan una resoluciĆ³n tanto espacial como temporal adecuada para este tipo de aplicaciones. El principal objetivo de esta tesis es desarrollar tĆ©cnicas y herramientas adecuadas para la clasificaciĆ³n de cultivos mediante el empleo de observaciones de teledetecciĆ³n radar. AdemĆ”s, se comparan los resultados obtenidos mediante estas tĆ©cnicas con los obtenidos por procedimientos clĆ”sicos basados en sensores Ć³pticos con la finalidad de evaluar la viabilidad de la teledetecciĆ³n radar para este tipo de aplicaciones. Todo esto, se recoge a lo largo de los cuatro artĆ­culos y un informe que componen esta tesis. Con todo, los resultados obtenidos han demostrado la viabilidad de la teledetecciĆ³n radar para la clasificaciĆ³n de los cultivos estudiados. Por lo tanto, se espera que este trabajo fomente la adopciĆ³n de este tipo de herramientas entre tĆ©cnicos y usuarios potenciales, lo que permitirĆ­a desarrollar aplicaciones operativas de gran valor. MĆ”s aĆŗn si cabe, en el contexto actual del programa Copernicus de la UniĆ³n Europea, que distribuye de forma libre imĆ”genes radar Sentinel-1 con unas caracterĆ­sticas Ć³ptimas para este tipo de aplicaciones.
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    PublicationOpen Access
    Influence of surface roughness spatial variability and temporal dynamics on the retrieval of soil moisture from SAR observations
    (MDPI, 2009) Ɓlvarez-Mozos, JesĆŗs; Verhoest, Niko E. C.; LarraƱaga Urien, Arantzazu; CasalĆ­ SarasĆ­bar, Javier; GonzĆ”lez de AudĆ­cana AmenĆ”bar, MarĆ­a; Proyectos e IngenierĆ­a Rural; Landa Ingeniaritza eta Proiektuak
    Radar-based surface soil moisture retrieval has been subject of intense research during the last decades. However, several difficulties hamper the operational estimation of soil moisture based on currently available spaceborne sensors. The main difficulty experienced so far results from the strong influence of other surface characteristics, mainly roughness, on the backscattering coefficient, which hinders the soil moisture inversion. This is especially true for single configuration observations where the solution to the surface backscattering problem is ill-posed. Over agricultural areas cultivated with winter cereal crops, roughness can be assumed to remain constant along the growing cycle allowing the use of simplified approaches that facilitate the estimation of the moisture content of soils. However, the field scale spatial variability and temporal variations of roughness can introduce errors in the estimation of soil moisture that are difficult to evaluate. The objective of this study is to assess the impact of roughness spatial variability and roughness temporal variations on the retrieval of soil moisture from radar observations. A series of laser profilometer measurements were performed over several fields in an experimental watershed from September 2004 to March 2005. The influence of the observed roughness variability and its temporal variations on the retrieval of soil moisture is studied using simulations performed with the Integral Equation Model, considering different sensor configurations. Results show that both field scale roughness spatial variability and its temporal variations are aspects that need to be taken into account, since they can introduce large errors on the retrieved soil moisture values.
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    PublicationOpen Access
    ClasificaciĆ³n de cultivos en la zona media de Navarra mediante imĆ”genes radar polarimĆ©tricas
    (Universidad PolitĆ©cnica de Valencia, 2010) LarraƱaga Urien, Arantzazu; Albizua, Lourdes; Ɓlvarez-Mozos, JesĆŗs; Proyectos e IngenierĆ­a Rural; Landa Ingeniaritza eta Proiektuak
    Navarra lleva aƱos empleando la tĆ©cnica de clasificaciĆ³n supervisada de imĆ”genes multiespectrales de satĆ©lite para la realizaciĆ³n de la estadĆ­stica agraria. La cubierta nubosa, muy habitual en esta zona, limita e incluso imposibilita el uso de imĆ”genes Ć³pticas para este fin. Los sensores radar representan una alternativa interesante, dado que a las longitudes de onda que trabajan, la cobertura nubosa es transparente, por lo que la nubosidad no supone ningĆŗn tipo de limitaciĆ³n para su empleo. Por otro lado, los sensores radar de nueva generaciĆ³n (por ejemplo ALOS/PALSAR o RADARSAT- 2), incorporan mejoras importantes respecto a sus predecesores (ERS-1/-2 o RADARSAT-1). En lo que respecta a la clasificaciĆ³n de cultivos, los sensores radar que adquieren imĆ”genes en mĆŗltiples polarizaciones resultan especialmente interesantes. El principal objetivo de este trabajo es evaluar la viabilidad del empleo de observaciones de teledetecciĆ³n radar de polarizaciĆ³n mĆŗltiple en la clasificaciĆ³n de cultivos de la zona media de Navarra. Para ello, se han utilizado dos imĆ”genes ALOS/PALSAR. Una vez realizado un detallado anĆ”lisis polarimĆ©trico, se han obtenido las firmas o signaturas de los distintos cultivos de secano y de regadĆ­o por separado y se ha realizado una clasificaciĆ³n supervisada. La clasificaciĆ³n obtenida se ha comparado con la verdad campo resultando en un Ć­ndice Kappa y fiabilidad global de 0,52 y 85% respectivamente.