Protocolo automático para el tratamiento de imágenes Landsat y la generación de productos derivados

I meeting proyecto GOYAS (2/12/2024)

Protocolo Automático v2

Versión 2 del Protocolo automático para el tratamiento de imágenes Landsat.
Desarrollado en el LAST-EBD como respuesta a un problema complejo, como es el estudio de la inundación en la marisma de Doñana.
Las condiciones cambiantes de la marisma hacen muy difícil definir una metodología para estimar la cubierta de agua (en una serie temporal) por medio de índices de agua u otro tipo de algoritmos.
Por ello, se decidió llevar a cabo una normalización (basada en Áreas Pseudo Invariantes (PIAs)) de las imágenes en base a la reflectividad de unas áreas en las que a priori debería ser homogenéa y constante a lo largo del tiempo (arenas, mar y embalses, cascos históricos, etc...)

Basado en las campañas de campo realizadas por personal del LAST y de la Estación Biológica de Doñana.
Reajustado dentro del Proyecto Ecopotential con unos 1440 puntos de campo

Máquina Virtual

CentOS 7
64 bits
64 Gigas RAM
32 núcleos
Conectado a un NAS (32 TB)

Características

Software

MongoDB
GDAL
Git
Anaconda (python 3.8)
- Numpy
- Rasterio
- Fiona
- Geopandas
- Scipy

https://github.com/Digdgeo/ProtocoloV2

download.py

protocolov2.py

productos.py

hidroperiodo.py

utils.py

run_download.sh

run_hydroperiod.sh

GitHub Repository

Código

Carpetas

/ori

/geo

/rad

/nor

/pro

/hyd

/data

/mongo

Descarga Automática (SR-Colección 2 L2)
Geo (recorte 202/34)
Rad (aplicar coeficientes escalado)
Normalización
Productos
Actualización de MongoDB y PostgreSQL

Busqueda y descarga

Hillshade

MDT

Geo & Rad

Productos

NDVI
NDWI
MNDWI
FLOOD
DEPTH
Turbidity
Hydroperiod

Normalización

Escena

Landsat

Pias

PIAs Ref

FMASK

Data

GeoServer

ICTS

LAST

{"_id": "20240815l9oli202_34",  
"usgs_id": "LC92020342024228LGN01",  
"tier_id": "LC09_L1TP_202034_20240815_20240815_02_T1",  
"lpgs": "LPGS_16.4.0",  
"category": "T1",  
"Clouds": {"cloud_scene": 0.06,    
			"land cloud cover": 0.06,    
            "cloud_PN": 0  },  
"Info": {    
	"Tecnico": "LAST-EBD Auto",    
	"Iniciada": {"$date": {"$numberLong": "1724690285816"}},    
	"Pasos": {"rad": "",      
	"nor": {"Normalize": "True",        
	"Nor-Values": {
    		"blue": 
				{"Parametros": 
                	{"slope": 1.020172035444719,              
                	"intercept": -0.00711237939135306,              
                	"std": 0.016095327213406563,              
                	"r": 0.98906989518987,              
                	"N": 54886,              
                	"iter": 1},            
                "Tipo_Area": 
                	{"Mar": 49347,              
                	"Embalses": 793,              
                    "Pinar": 1564,              
                    "Urbano-1": 575,              
                    "Urbano-2": 944,              
                    "Aeropuertos": 547,              
                    "Arena": 664,              
                    "Pastizales": 266,              
                    "Mineria": 186}},  
    "Productos": 
         ["NDVI",    "NDWI",    "MNDWI",    
         {"Flood": {        
                 "El Rincon del Pescador": 72.72,        
                 "Marismillas": 0.99,        
                 "Caracoles": 0,        
                 "FAO": 14.94,        
                 "Marisma Occidental": 1.26,        
                 "Marisma Oriental": 6.57,        
                 "Entremuros": 115.29}    },    
          "Turbidity",   
          "Depth"  ]}

{"_id": "hidroperiodo_2023-2024",  
"escenas": [    
	{"escena_id": "20240409l9oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0,      
    "ha_inundacion": 19896.300000000003},    
    {"escena_id": "20240503l8oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0,      
    "ha_inundacion": 11161.53},    
    {"escena_id": "20240511l9oli202_34",      
    "nubes_marismas": 8.31,      
    "ha_inundacion": 8354.789999999999},    
    {"escena_id": "20240527l9oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0,      
    "ha_inundacion": 3754.53},    
    {"escena_id": "20240604l8oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0.06,      
    "ha_inundacion": 2661.84},    
    {"escena_id": "20240714l9oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0,      
    "ha_inundacion": 249.93},    
    {"escena_id": "20240722l8oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0,      
    "ha_inundacion": 215.1},    
    {"escena_id": "20240807l8oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0,      
    "ha_inundacion": 209.43},    
    {"escena_id": "20240815l9oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0,      
    "ha_inundacion": 211.76999999999998},    
    {"escena_id": "20231008l8oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0,      
    "ha_inundacion": 305.91},    
    {"escena_id": "20231024l8oli202_34",      
    "nubes_marismas": 7.69,      
    "ha_inundacion": 1131.8400000000001},    
    {"escena_id": "20231117l9oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0,      
    "ha_inundacion": 408.51},    
    {"escena_id": "20231125l8oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0.03,      
    "ha_inundacion": 421.83},    
    {"escena_id": "20231219l9oli202_34",      
    "nubes_marismas": 4.76,      
    "ha_inundacion": 589.5899999999999},    
    {"escena_id": "20231227l8oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0.63,      
    "ha_inundacion": 512.8199999999999},    
    {"escena_id": "20240112l8oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0.09,      
    "ha_inundacion": 696.69},    
    {"escena_id": "20240120l9oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0.01,      
    "ha_inundacion": 1138.59},    
    {"escena_id": "20240221l9oli202_34",      
    "nubes_marismas": 7.73,      
    "ha_inundacion": 4288.32},    
    {"escena_id": "20240229l8oli202_34",      
    "nubes_marismas": 0.01,      
    "ha_inundacion": 3901.3200000000006},    
    {"escena_id": "20240316l8oli202_34",      
    "nubes_marismas": 6.05,      
    "ha_inundacion": 4150.98}]}

Landsat

Hidroperiodo

Productos

dtm
fmask_escena
hillshade_escena
ndvi_escena
ndwi_escena
mndwi_escena
cob_veg
ndvi_p10
ndvi_mean
fmask
mndwi
ndwi
swir1

Criterios:

Swir1 <= 0.12

slope > 8 (**embalses NDWI_scene & MNDWI_scene**)

hillshade < p30

ndvip10 > 0.3 & ndvimean > 0.5

cobveg > 75

ndvi_scene > 0.6 & dtm > 2.5

fmask_scene clouds & shadows

sum(reclass((fmask_scene, ndwi_scene, mndwi_scene)) >= 2

Flood

Depth

Hydroperiod

Valid days

Hydroperiod

nº días inundado / nº días válidos * 365

Anomalías

ciclo / media(84-24)

Conclusiones

Metadatos: MongoDB pero hay que implementar un estandar (¿ayuda?)
Productos: Máscara de inundación y productos derivados: Profundidad, Turbidez, Hidroperiodo (nº de días válidos representados por cada escena)
El propio Protocolo puede ser un producto en sí mismo, al igual que el hidroperiodo