Adquisicion Datos Sig
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Sistemas de Información Geográfica aplicados a la Investigación y Conservación de la Biodiversidad Tema 2: Adquisición de datos
Blas Benito de Pando Unidad de Conservación Vegetal Departamento de Botánica
[email protected]
SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA APLICADOS A LA INVESTIGACIÓN Y CONSERVACIÓN DE LA BIODIVERSIDAD Blas Benito
INTRODUCCIÓN A lo largo de este tema profundizarán un poco más en los distintos tipos de datos geográficos, mientras conocen fuentes donde adquirirlos, y descargan material para preparar su propia base de datos SIG. Necesitarán espacio libre en el disco duro de
Para comenzar, usted puede crear una carpeta en tu PC, de modo que tenga un nombre de ruta corto, por ejemplo, C:\GEODATOS. En esta carpeta se guardará el material geográfico descargado de la red. El documento que está leyendo le servirá de guía para seguir
su ordenador; solo el material a descargar, comprimido, ocupará todos los contenidos, por lo que desde aquí se le remitirá a otros unos 4 Gb.
1. EL MODELO DE ELEVACIONES Este apartado del tema tiene dos objetivos: Conocer la naturaleza y utilidades de los modelos digitales de elevaciones. Conocer diversas fuentes de datos útiles para distintos tipos de trabajos que requieran modelos digitales de elevaciones.
materiales de la propia plataforma de aprendizaje, o de Internet. 1.1 EL MODELO DIGITAL DE ELEVACIONES En este punto, le remito a la lectura 15, titulada “El modelo digital de elevaciones”, de Angel M. Felicísimo. El Doctor Felicísimo es un reputado investigador en el campo de las aplicaciones SIG a la biología. En su página personal www.etsimo.uniovi.es/~feli/ disponen de recursos muy valiosos para entender las utilidades de los Modelos Digitales de Elevación,
Preparar una base cartográfica apropiada para las especialmente el Curso de Introducción a los Modelos digitales actividades prácticas del resto del módulo.
del terreno (www.etsimo.uniovi.es/~feli/CursoMDT/), del que se ha
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extraído la lectura 1. Una vez leído este material, les remito a la Tarea 5 de este módulo, en la que van a trabajar de forma básica con un modelo de elevaciones.
gtopo30.html) es un modelo de elevaciones de toda la supeficie del planeta tierra con una resolución aproximada de 1 kilómetro (30 segundos de arco). Ha sido generado por el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) en colaboración con otras entidades a partir de diversas fuentes de datos topográficas.
1.2 FUENTES PARA CONSEGUIR MODELOS DE ELEVACIONES EN LA RED Los modelos de elevaciones, según su resolución, pueden aplicarse a estudios de distinta escala. Los modelos con una resolución superior al kilómetro son útiles en trabajos a nivel nacional cuando se trata de países extensos. A nivel regional ofrecen buenos resultados los modelos con resoluciones entre 200 y 100 metros. Para trabajos a escala local es preferible una resolución por debajo de los 50 metros, aunque estos suelen ser difíciles de conseguir. 1.2.1 GTOPO30 Y HYDRO1k
GTOPO30 (http://edc.usgs.gov/products/elevation/gtopo30/
A partir de este MDE se ha derivado un conjunto de distintas variables topográficas llamado HYDRO1k. Algunas de las variables disponibles son pendiente y orientación, y otras con un sentido más hidrológico, como la dirección de flujo, las cuencas de drenaje o la acumulación de flujo. Toda esta información se puede descargar fácilmente desde el servicio web del USGS en la dirección http://edc.usgs.gov/products/elevation/gtopo30/hydro. Ahora puede ir al servidor, y descargar la capa Elevation correspondiente a América del Sur. No será necesario que descargue las capas restantes, porque a lo largo del curso aprenderá a generar usted mismo esa información. Guarde los paquetes comprimidos en la carpeta C:\GEODATOS\HYDRO1K, y
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despreocúpese de ellos, porque por ahora no vamos a utilizarlos. 1.2.2 SRTM
Ya se ha visto que una resolución de 1 kilómetro es insuficiente para obtener una buena precisión en trabajos a nivel regional. Para incrementar la resolución del modelo de elevaciones mundial, la NASA, junto a otras organizaciones, puso en marcha un ambicioso proyecto: "Shuttle Radar Topography Mission". Entre el 11 y el 22 de febrero del año 2000 el transbordador espacial Endeavour, durante la misión STS99, utilizó dos antenas de radar separadas entre sí por un mástil de 60 metros para obtener los datos de altimetría necesarios para construir el modelo de elevaciones de la tierra más preciso existente en la actualidad.
El resultado de esta misión está disponible online, de modo gratuito, a través de la web del CGIARCSI. El modelo de elevaciones tiene una resolución horizontal de 90 metros, y una resolución vertical de 16 metros, en sistema de coordenadas geográficas (latitud longitud), según el datum WGS84. Para descargarlos han preparado una utilidad que funciona
Los datos se tomaron entre los 60ºN y los 56ºS, con una sobre GoogleEarth con la que resulta muy sencillo encontrar y resolución horizontal de 30 metros y una resolución vertical de 16 descargar la tesela de datos deseada. La aplicación es un metros. Los datos disponibles indican que la misión recogió fichero .kmz que puedes descargar de: http://www.ambiotek.com/ información para llenar 20.000 Cds!.
srtm. Para que funcione debe tener Google Earth instalado en su sistema. Si aún no lo tiene, puede descargarlo en
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http://earth.google.com/. Una vez instalado Google Earth, para iniciar la aplicación solo tiene que pulsar dos veces con el botón izquierdo del ratón sobre el archivo srtm3.kmz, para iniciar la búsqueda de las teselas de datos. Si ha iniciado la aplicación, verá que el territorio de Bolivia está cubierto por 8 teselas de datos (ver Figura 1): 23_14, 23_15, 23_16,23_17, 24_15, 24_16, y 24_17. Para descargar una tesela de datos concreta debe pulsar sobre el triángulo de color verde que hay en su centro. En ese momento se abrirá una página web con una lista de servidores, de los que debe seleccionar uno para iniciar la descarga. La velocidad de descarga dependerá de la situación geográfica del servidor y otros factores no ponderables.
Figura 1: Interfaz de descarga de datos SRTM mostrando las teselas correspondientes a Bolivia.
Lo mejor será que pruebe y encuentre el más rápido (los datos son voluminosos, y tardará un tiempo en obtenerlos; sería conveniente utilizar un gestor de descargas en lugar de la utilidad de descargas de Internet Explorer o Mozilla Firefox). En esta página tienen unos cuantos gestores de descargas libres para
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Windows:
los procesos ecológicos, y tienen características apropiadas para
http://www.cdlibre.org/consultar/catalogo/Internet_Gestoresde
ser tratadas en un sistema de información geográfica. Los
descargas.html.
esfuerzos en los estudios sobre los efectos potenciales del cambio
Observe que los distintos servidores proveen dos tipos de climático han resultado en una alta disponibilidad de datos datos: Los datos de elevación propiamente dichos, (DATA), y una climáticos en la red. Sin embargo, una de las desventajas de estos máscara (MASK), que delimita las áreas con datos válidos. conjuntos de datos es su relativamente baja resolución (entre 10 y Además los datos se sirven en dos formatos distintos: ARCASCII 1 kilómetros) y una cierta inespecificidad, porque están calculados (lo que ya conoce como Arc/Info ASCII), y formato GEOTIFF. para todo el planeta, sin tener en cuenta condiciones locales. Cualquiera de ellos es apto para su importación al software Habitualmente la mejor solución para trabajos de alta resolución GRASS que utilizaremos en las prácticas. En la carpeta GEODATOS prepare una nueva carpeta llamada SRTM, y descargue al menos las teselas 23_16, 24_16, 23_17 y 24_17, con las que cubrirá el territorio completo del Departamento de Chuquisaca.
2. TEMPERATURA Y PRECIPITACIÓN Las variables climáticas tienen una gran importancia en todos
en los que es necesaria información climática es disponer de los registros climáticos de estaciones meteorológicas del área de trabajo, para derivar sobre un modelo de elevaciones las capas de variables climáticas a la resolución deseada. 2.1 CRU TS 2.1 Climate Database Es una base de datos climática espacial creada por la Climatic Research Unit (CRU: http://www.cru.uea.ac.uk/).
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Las nueve variables climáticas disponibles en este conjunto programas como GRASS o gvSIG. Esto podría ser un problema, de datos son temperatura diaria media, mínima y máxima, rango pero lo cierto es que existe un conjunto de datos climáticos con de temperatura diurna, precipitación, frecuencia de días de lluvia, una resolución mayor (hasta 1 kilómetro)... frecuencia de días de helada, presión de vapor y cubierta nubosa. Las variables están calculadas a partir de registros de estaciones meteorológicas de los cinco continentes para el periodo 19012002, con una resolución espacial de 0,5 grados (unos 55 kilómetros). Los datos pueden descargarse por teselas utilizando el navegador
web
en
la
siguiente
dirección:
http://cru.csi.cgiar.org/SELECTION/ inputCoord.asp . Con este interfaz es posible seleccionar varias teselas de una vez. También resulta posible descargar los datos climáticos de un continente
concreto
en
la
http://cru.csi.cgiar.org/continent_selection.asp.
dirección
web
2.2 WORLDCLIM WorldClim (www.worldclim.org) es un conjunto de capas
Sin embargo, el formato de datos propietario que han usado climáticas de alta resolución (1 kilómetro) especialmente para los datos, ESRI GRID, no puede ser importado con éxito en preparadas para modelar la distribución espacial de especies TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 6
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biológicas, pero que tiene aplicaciones en otras áreas de la 33 y 34. investigación y la biodiversidad.
Las variables disponibles son Temperatura media anual,
Está desarrollado por el equipo del Doctor Hijmans, de la Temperatura media mínima anual, Temperatura media máxima Universidad de California, en colaboración con otras instituciones.
anual, Precipitación acumulada anual, y una serie de variables
Contiene capas calculadas a partir de registros derivadas cuyo conjunto se denomina Bioclim, compuesto por las meteorológicos del periodo 19502000, capas de clima potencial siguientes variables: futuro según las previsiones del IPCC obtenidas de simulaciones BIO1 = Annual Mean Temperature BIO2 = Mean Diurnal Range (Mean of monthly (max temp min climáticas regionalizadas, y próximamente capas de clima del temp)) pasado, aún sin detallar. En esta página BIO3 = Isothermality (P2/P7) (* 100) BIO4 = Temperature Seasonality (standard deviation *100) (www.worldclim.org/methods.htm) se describen los métodos de BIO5 = Max Temperature of Warmest Month cálculo de las capas. BIO6 = Min Temperature of Coldest Month BIO7 = Temperature Annual Range (P5P6) Estas capas pueden obtenerse a distintas resoluciones en la BIO8 = Mean Temperature of Wettest Quarter página de descargas (www.worldclim.org/download.htm). Las de BIO9 = Mean Temperature of Driest Quarter BIO10 = Mean Temperature of Warmest Quarter clima presente de alta resolución (30 segundos de arco, o 1 BIO11 = Mean Temperature of Coldest Quarter kilómetro) es preferible descargarlas en teselas, dado su gran BIO12 = Annual Precipitation BIO13 = Precipitation of Wettest Month tamaño. En esta página (www.worldclim.org/tiles.php) pueden BIO14 = Precipitation of Driest Month descargarse esas teselas. Las correspondientes a Bolivia son la BIO15 = Precipitation Seasonality (Coefficient of Variation) TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 7
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BIO16 = Precipitation of Wettest Quarter BIO17 = Precipitation of Driest Quarter BIO18 = Precipitation of Warmest Quarter BIO19 = Precipitation of Coldest Quarter Para las prácticas del curso solo son necesarias las variables Mean temperature, Minimum temperature, Maximum temperature y Precipitation.
3 . TELEDETECCIÓN Hasta el momento se han trabajado variables referidas a las componentes topográficas y climáticas del territorio. Es el momento de abordar otra cuestión: ¿qué hay sobre la superficie topográfica?. Y es una pregunta que abarca un amplio rango de respuestas posibles, porque la realidad en este aspecto es
Ahora puede crear en GEODATOS una carpeta llamada multidimensional. Hay distintos usos del suelo, distintas coberturas WORLDCLIM, en la que debe descargar las teselas 33 y 34 de vegetales, diferentes litologías y mineralogías, suelos variados, estas cuatro variables.
etc. Una de las herramientas más poderosas para captar esta realidad multidimensional es la teledetección. Se llama teledetección a la utilización de sensores remotos (que pueden ser aerotransportados, o satelitales) para captar las distintas longitudes de onda que son reflejadas por el territorio. Si el sensor trabaja con el rango del espectro visible al ojo humano, y ofrece una representación similar a la que el ojo ofrece, estaríamos hablando de foto aérea (cuando no está corregida
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topográfica y planimétricamente) o de ortofoto (cuando es una vez son más las fuentes de datos que es posible aplicar a los representación planimétrica). Actualmente una foto aérea o estudios relacionados con la biodiversidad. ortofoto puede estar tomada tanto desde un avión, como desde un
Si en los anteriores apartados se han tratado las fuentes por
satélite con sensores de alta resolución como Quickbird (pueden temática, en este caso se darán a conocer distintos portales que verse muchas imágenes de este satélite entre las de mayor calidad ofrecen datos de teledetección de distinta naturaleza. que ofrece Google Earth). 3.1 GLOBAL LANDCOVER FACILITY
Cuando el sensor está preparado para captar distintas
El GLCF (http://glcf.umiacs.umd.edu/portal/geocover/) es un
longitudes de onda dentro y fuera del rango visible, se conoce
como sensor multiespectral, y se caracteriza porque sus productos centro dedicado a la investigación en datos de percepción remota se sirven en distintas bandas, cada una de las cuales lleva la que además ofrece una amplia gama de datos satélite a distintas información referida a una longitud de onda concreta. Esto tiene escalas. La gran ventaja de este portal es que los datos son de gran importancia, porque las distintas coberturas del suelo, los libre acceso, y por tanto es una fuente de información muy valiosa distintos tipos de vegetación, las diferentes litologías, se para estudios basados en SIG. El portal dispone de dos modos de caracterizan por distintas combinaciones de valores de estas descargar el material: El Earth Science Data Interface (ver Figura bandas.
2:
http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/index.jsp), y la
La información procedente de teledetección está búsqueda por productos (http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ especialmente concebida para su tratamiento en un SIG, y cada product_index.jsp). TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 9
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su carpeta GEODATOS, en la que descargar los conjuntos de datos libres que ofrece este portal. Desde el interfaz de búsqueda por productos se descargará el siguiente material: Porcentaje de vegetación herbácea, arbustiva y arbórea. Tres capas, cada una con el porcentaje de cobertura para cada tipo de formación, con una resolución espacial de 1 kilómetro. Para guardar estos datos prepare dentro de la carpeta GLCF otra llamada VEGETACION Estos datos pueden descargarse desde el siguiente interfaz: http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/product? ProductID=20 y descargar la tesela de datos correspondiente a América del Sur, en proyección Lat/Long.. Si tiene problemas para descargar el archivo, esta es la dirección de descarga (ftp://ftp.glcf.umiacs.umd.edu/modis/VCF/2001v02/ LatLon.SA.2001/LatLon .SA.2001.AllFiles.tar.gz ), pero por Figura 2: Earth Science Data Interface.
En este momento puede crear una carpeta llamada GLCF en
favor, antes de utilizarla, emplee tiempo tratando de acceder a los archivos. Para encontrar datos es necesario “bucear” en
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la red:.
utilizar un gestor de descargas.
Composiciones de bandas de 32 días del satélite MODIS.
AVHRR Cobertura de Usos del Suelo. Es el resultado de
Con una resolución de 500 metros, pueden descargarse las
una clasificación automática de bandas del sensor AVHRR,
composiciones de 32 días de las 7 bandas del satélite
disponible en resoluciones de 1, 8 y 111 kilómetros. Se
MODIS. Estas bandas representan la reflectancia media del
descarga
terreno para distintas longitudes de onda en un periodo de 32
http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/product?
días. Se hace la composición de 32 días para mitigar el
productID=6. En este momento puede crear en la carpeta
efecto de la nubosidad. Los datos pueden descargarse desde
GLCF una carpeta llamada LANDCOVER para descargar la
este interfaz : http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/
tesela correspondiente a América del Sur, en proyección Lat/
product?productID=16. Prepare dentro de la carpeta GLCF
Long, con una resolución de 1 kilómetro. De la lista de
una nueva carpeta llamada BANDAS_MODIS, y descargue
descargas deben bajar los archivos con la extensión .asc.gz
en ella la siguiente tesela correspondiente a América del Sur:
(la capa con las coberturas en formato Arc/Info ASCII) y .glcf
20040913 – 20041014. Corresponde aproximadamente a
(archivo de texto con los metadatos del fichero; se abre con
la mitad de la primavera. Si no la encontraron, la dirección de
el Bloc de notas de Windows).
descarga
es
esta:
http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ftp?id=71999. La descarga de las 7 bandas es grande por lo que lo mejor es
desde
esta
dirección:
Mosaicos Landsat. Otro producto interesante que es posible descargar, esta vez desde desde el Earth Science Data Interface (http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/index.jsp),
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son el ETM+ Mosaic y el TM Mosaic (http://glcf.umiacs.umd.edu/data/mosaic/). Ambos productos
1. En el panel lateral del interfaz de descarga deben marcar las opciones ETM+ Mosaics y TM Mosaics.
son composiciones de imágenes del satélite Landsat
2. En el mapa deben hacer zoom sobre Bolivia, utilizando los
(http://landsat.gsfc.nasa.gov/), una del año 1990 (TM Mosaic)
controles de navegación, centrándose en el departamento
y otra del año 2000 (ETM+ Mosaic). Son composiciones
de Chuquisaca.
llamadas
de
“falso
color”
(http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material121/unidad1/ i_colfalso.htm), que destacan distintos usos del suelo mejor que las imágenes de color natural, pero dando un aspecto poco realista a la superficie. Tienen una resolución muy alta
3. Deben pulsar el icono Select Window, para seleccionar las imágenes. 4. Pulse sobre Preview & Download para ver la lista de imágenes que están seleccionadas.
(28 m TM, y 14 m ETM+), por lo que son imágenes muy En el listado de imágenes, deberían ir pulsando sobre el número pesadas. Para trabajar necesitarán las cuatro imágenes (dos ID de cada una de ellas para que aparezca la previsualización y de 1990 y dos de 2000) que recogen el departamento de puedan identificar las que necesitan. Para ahorrarles trabajo, le Chuquisaca. En la carpeta GLCF deberían crear una nueva indico que las imágenes necesarias son: carpeta llamada MOSAICOS_LANDSAT en la que guardar las imágenes.
026639: TM Mosaic http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ftp?id=26639
Para seleccionarlas y descargarlas (ver Figura 3):
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071625: ETM+ Mosaic http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ftp?id=71625 De cada lugar de descarga deberían bajar los archivos con extensión .sid (la imágen satélite), .sdw (el archivo de georreferenciación) y .met (metadatos del fichero). Es cierto que el interfaz de descarga es un poco incómodo, y aunque las indicaciones de descarga les servirán para otros materiales, para bajar los mosaicos Landsat es mejor acudir a esta dirección: https://zulu.ssc.nasa.gov/mrsid/mrsid.pl. Es el servidor original de ambos mosaicos, y la descarga es algo más sencilla. A Figura 3: Pasos para descargar imágenes del Earth Science Data Interface.
026640: TM Mosaic http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ftp?id=26640 071624: ETM+ Mosaic http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ftp?id=71624
su elección dejo que utilicen un método u otro para obtener las cuatro imágenes. Aún así, si no seleccionan este último servidor para la descarga, hay en él varios materiales interesantes: GeoCover circa 1990 Product Description GeoCover circa 2000 Product Description UTM Zones on World Map
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UTM Zone Shapefiles
escena cubre un área cuadrada de 185 x 185 kilómetros
GeoCover Tutorial
aproximadamente. Para descargarlas, en el panel lateral
NOTA IMPORTANTE SOBRE LOS ARCHIVOS DESCARGADOS: Habrá observado que algunos de los archivos descargados, que están comprimidos, no son reconocidos por su sistema, porque tienen una extensión “rara”, concretamente .tar.gz, o .gz. Ambos son formatos de compresión muy populares en el entorno informático UNIX/LINUX, y son muy utilizados en servidores en Internet. Un programa libre y gratuito que pueden utilizar para descomprimirlos es PeaZip (http://peazip.sourceforge.net/), que pueden descargar directamente en este enlace: http://downloads.sourceforge.net/peazip/peazip2.3a.bin.WINDOW S.exe. Escenas Landsat. Una escena Landsat es una captura de un territorio concreto tomada por uno de los satélites Landsat. Tienen una alta resolución (entre 28 y 14 metros según el
deben marcar la opción ETM+, y seguir los mismos pasos que en la descarga anterior, pero haciendo un zoom más grande, centrándose en la ciudad de Sucre, para descargar la escena Landsat que la contiene. Para guardar la imagen, prepare una carpeta denominada ESCENAS_LANDSAT en la carpeta GEODATOS. Si tienen problemas con la búsqueda (insisto, aprendan a encontrar las imágenes), la dirección de acceso
a
la
escena
requerida
es:
http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ftp?id=35143. De el listado de descarga, debería descargar todos los archivos con extensión .tif.gz (las distintas bandas) y el archivo con extensión .met (el archivo de metadatos). Si desean una imagen de la escena, pueden descargar también el fichero con extensión .jpg.
sensor y el procesamiento al que sean sometidas), y cada TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 14
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misma carpeta que la anterior escena. En esta ocasión deben descargar del listado, además de las bandas, un archivo con la extensión .hdr (contiene metadatos de la escena).
Una escena Landsat es una captura de un momento concreto, y la que ha descargado corresponde al 2 de agosto de 2001. Lo ideal es disponer de series temporales para hacer comparaciones, y si vuelven al interfaz de descargas, desmarcan la opción ETM+ del panel lateral y marcan la opción TM, podrán descargar la escena correspondiente al 22 de abril de 1990 (http:// glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ftp?id=32675). Bájela a la TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 15
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INTRODUCCIÓN A lo largo de este tema profundizarán un poco más en los distintos tipos de datos geográficos, mientras conocen fuentes donde adquirirlos, y descargan material para preparar su propia base de datos SIG. Necesitarán espacio libre en el disco duro de
Para comenzar, usted puede crear una carpeta en tu PC, de modo que tenga un nombre de ruta corto, por ejemplo, C:\GEODATOS. En esta carpeta se guardará el material geográfico descargado de la red. El documento que está leyendo le servirá de guía para seguir
su ordenador; solo el material a descargar, comprimido, ocupará todos los contenidos, por lo que desde aquí se le remitirá a otros unos 4 Gb.
1. EL MODELO DE ELEVACIONES Este apartado del tema tiene dos objetivos: Conocer la naturaleza y utilidades de los modelos digitales de elevaciones. Conocer diversas fuentes de datos útiles para distintos tipos de trabajos que requieran modelos digitales de elevaciones.
materiales de la propia plataforma de aprendizaje, o de Internet. 1.1 EL MODELO DIGITAL DE ELEVACIONES En este punto, le remito a la lectura 15, titulada “El modelo digital de elevaciones”, de Angel M. Felicísimo. El Doctor Felicísimo es un reputado investigador en el campo de las aplicaciones SIG a la biología. En su página personal www.etsimo.uniovi.es/~feli/ disponen de recursos muy valiosos para entender las utilidades de los Modelos Digitales de Elevación,
Preparar una base cartográfica apropiada para las especialmente el Curso de Introducción a los Modelos digitales actividades prácticas del resto del módulo.
del terreno (www.etsimo.uniovi.es/~feli/CursoMDT/), del que se ha
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extraído la lectura 1. Una vez leído este material, les remito a la Tarea 5 de este módulo, en la que van a trabajar de forma básica con un modelo de elevaciones.
gtopo30.html) es un modelo de elevaciones de toda la supeficie del planeta tierra con una resolución aproximada de 1 kilómetro (30 segundos de arco). Ha sido generado por el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) en colaboración con otras entidades a partir de diversas fuentes de datos topográficas.
1.2 FUENTES PARA CONSEGUIR MODELOS DE ELEVACIONES EN LA RED Los modelos de elevaciones, según su resolución, pueden aplicarse a estudios de distinta escala. Los modelos con una resolución superior al kilómetro son útiles en trabajos a nivel nacional cuando se trata de países extensos. A nivel regional ofrecen buenos resultados los modelos con resoluciones entre 200 y 100 metros. Para trabajos a escala local es preferible una resolución por debajo de los 50 metros, aunque estos suelen ser difíciles de conseguir. 1.2.1 GTOPO30 Y HYDRO1k
GTOPO30 (http://edc.usgs.gov/products/elevation/gtopo30/
A partir de este MDE se ha derivado un conjunto de distintas variables topográficas llamado HYDRO1k. Algunas de las variables disponibles son pendiente y orientación, y otras con un sentido más hidrológico, como la dirección de flujo, las cuencas de drenaje o la acumulación de flujo. Toda esta información se puede descargar fácilmente desde el servicio web del USGS en la dirección http://edc.usgs.gov/products/elevation/gtopo30/hydro. Ahora puede ir al servidor, y descargar la capa Elevation correspondiente a América del Sur. No será necesario que descargue las capas restantes, porque a lo largo del curso aprenderá a generar usted mismo esa información. Guarde los paquetes comprimidos en la carpeta C:\GEODATOS\HYDRO1K, y
TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 2
SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA APLICADOS A LA INVESTIGACIÓN Y CONSERVACIÓN DE LA BIODIVERSIDAD Blas Benito
despreocúpese de ellos, porque por ahora no vamos a utilizarlos. 1.2.2 SRTM
Ya se ha visto que una resolución de 1 kilómetro es insuficiente para obtener una buena precisión en trabajos a nivel regional. Para incrementar la resolución del modelo de elevaciones mundial, la NASA, junto a otras organizaciones, puso en marcha un ambicioso proyecto: "Shuttle Radar Topography Mission". Entre el 11 y el 22 de febrero del año 2000 el transbordador espacial Endeavour, durante la misión STS99, utilizó dos antenas de radar separadas entre sí por un mástil de 60 metros para obtener los datos de altimetría necesarios para construir el modelo de elevaciones de la tierra más preciso existente en la actualidad.
El resultado de esta misión está disponible online, de modo gratuito, a través de la web del CGIARCSI. El modelo de elevaciones tiene una resolución horizontal de 90 metros, y una resolución vertical de 16 metros, en sistema de coordenadas geográficas (latitud longitud), según el datum WGS84. Para descargarlos han preparado una utilidad que funciona
Los datos se tomaron entre los 60ºN y los 56ºS, con una sobre GoogleEarth con la que resulta muy sencillo encontrar y resolución horizontal de 30 metros y una resolución vertical de 16 descargar la tesela de datos deseada. La aplicación es un metros. Los datos disponibles indican que la misión recogió fichero .kmz que puedes descargar de: http://www.ambiotek.com/ información para llenar 20.000 Cds!.
srtm. Para que funcione debe tener Google Earth instalado en su sistema. Si aún no lo tiene, puede descargarlo en
TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 3
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http://earth.google.com/. Una vez instalado Google Earth, para iniciar la aplicación solo tiene que pulsar dos veces con el botón izquierdo del ratón sobre el archivo srtm3.kmz, para iniciar la búsqueda de las teselas de datos. Si ha iniciado la aplicación, verá que el territorio de Bolivia está cubierto por 8 teselas de datos (ver Figura 1): 23_14, 23_15, 23_16,23_17, 24_15, 24_16, y 24_17. Para descargar una tesela de datos concreta debe pulsar sobre el triángulo de color verde que hay en su centro. En ese momento se abrirá una página web con una lista de servidores, de los que debe seleccionar uno para iniciar la descarga. La velocidad de descarga dependerá de la situación geográfica del servidor y otros factores no ponderables.
Figura 1: Interfaz de descarga de datos SRTM mostrando las teselas correspondientes a Bolivia.
Lo mejor será que pruebe y encuentre el más rápido (los datos son voluminosos, y tardará un tiempo en obtenerlos; sería conveniente utilizar un gestor de descargas en lugar de la utilidad de descargas de Internet Explorer o Mozilla Firefox). En esta página tienen unos cuantos gestores de descargas libres para
TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 4
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Windows:
los procesos ecológicos, y tienen características apropiadas para
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ser tratadas en un sistema de información geográfica. Los
descargas.html.
esfuerzos en los estudios sobre los efectos potenciales del cambio
Observe que los distintos servidores proveen dos tipos de climático han resultado en una alta disponibilidad de datos datos: Los datos de elevación propiamente dichos, (DATA), y una climáticos en la red. Sin embargo, una de las desventajas de estos máscara (MASK), que delimita las áreas con datos válidos. conjuntos de datos es su relativamente baja resolución (entre 10 y Además los datos se sirven en dos formatos distintos: ARCASCII 1 kilómetros) y una cierta inespecificidad, porque están calculados (lo que ya conoce como Arc/Info ASCII), y formato GEOTIFF. para todo el planeta, sin tener en cuenta condiciones locales. Cualquiera de ellos es apto para su importación al software Habitualmente la mejor solución para trabajos de alta resolución GRASS que utilizaremos en las prácticas. En la carpeta GEODATOS prepare una nueva carpeta llamada SRTM, y descargue al menos las teselas 23_16, 24_16, 23_17 y 24_17, con las que cubrirá el territorio completo del Departamento de Chuquisaca.
2. TEMPERATURA Y PRECIPITACIÓN Las variables climáticas tienen una gran importancia en todos
en los que es necesaria información climática es disponer de los registros climáticos de estaciones meteorológicas del área de trabajo, para derivar sobre un modelo de elevaciones las capas de variables climáticas a la resolución deseada. 2.1 CRU TS 2.1 Climate Database Es una base de datos climática espacial creada por la Climatic Research Unit (CRU: http://www.cru.uea.ac.uk/).
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Las nueve variables climáticas disponibles en este conjunto programas como GRASS o gvSIG. Esto podría ser un problema, de datos son temperatura diaria media, mínima y máxima, rango pero lo cierto es que existe un conjunto de datos climáticos con de temperatura diurna, precipitación, frecuencia de días de lluvia, una resolución mayor (hasta 1 kilómetro)... frecuencia de días de helada, presión de vapor y cubierta nubosa. Las variables están calculadas a partir de registros de estaciones meteorológicas de los cinco continentes para el periodo 19012002, con una resolución espacial de 0,5 grados (unos 55 kilómetros). Los datos pueden descargarse por teselas utilizando el navegador
web
en
la
siguiente
dirección:
http://cru.csi.cgiar.org/SELECTION/ inputCoord.asp . Con este interfaz es posible seleccionar varias teselas de una vez. También resulta posible descargar los datos climáticos de un continente
concreto
en
la
http://cru.csi.cgiar.org/continent_selection.asp.
dirección
web
2.2 WORLDCLIM WorldClim (www.worldclim.org) es un conjunto de capas
Sin embargo, el formato de datos propietario que han usado climáticas de alta resolución (1 kilómetro) especialmente para los datos, ESRI GRID, no puede ser importado con éxito en preparadas para modelar la distribución espacial de especies TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 6
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biológicas, pero que tiene aplicaciones en otras áreas de la 33 y 34. investigación y la biodiversidad.
Las variables disponibles son Temperatura media anual,
Está desarrollado por el equipo del Doctor Hijmans, de la Temperatura media mínima anual, Temperatura media máxima Universidad de California, en colaboración con otras instituciones.
anual, Precipitación acumulada anual, y una serie de variables
Contiene capas calculadas a partir de registros derivadas cuyo conjunto se denomina Bioclim, compuesto por las meteorológicos del periodo 19502000, capas de clima potencial siguientes variables: futuro según las previsiones del IPCC obtenidas de simulaciones BIO1 = Annual Mean Temperature BIO2 = Mean Diurnal Range (Mean of monthly (max temp min climáticas regionalizadas, y próximamente capas de clima del temp)) pasado, aún sin detallar. En esta página BIO3 = Isothermality (P2/P7) (* 100) BIO4 = Temperature Seasonality (standard deviation *100) (www.worldclim.org/methods.htm) se describen los métodos de BIO5 = Max Temperature of Warmest Month cálculo de las capas. BIO6 = Min Temperature of Coldest Month BIO7 = Temperature Annual Range (P5P6) Estas capas pueden obtenerse a distintas resoluciones en la BIO8 = Mean Temperature of Wettest Quarter página de descargas (www.worldclim.org/download.htm). Las de BIO9 = Mean Temperature of Driest Quarter BIO10 = Mean Temperature of Warmest Quarter clima presente de alta resolución (30 segundos de arco, o 1 BIO11 = Mean Temperature of Coldest Quarter kilómetro) es preferible descargarlas en teselas, dado su gran BIO12 = Annual Precipitation BIO13 = Precipitation of Wettest Month tamaño. En esta página (www.worldclim.org/tiles.php) pueden BIO14 = Precipitation of Driest Month descargarse esas teselas. Las correspondientes a Bolivia son la BIO15 = Precipitation Seasonality (Coefficient of Variation) TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 7
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BIO16 = Precipitation of Wettest Quarter BIO17 = Precipitation of Driest Quarter BIO18 = Precipitation of Warmest Quarter BIO19 = Precipitation of Coldest Quarter Para las prácticas del curso solo son necesarias las variables Mean temperature, Minimum temperature, Maximum temperature y Precipitation.
3 . TELEDETECCIÓN Hasta el momento se han trabajado variables referidas a las componentes topográficas y climáticas del territorio. Es el momento de abordar otra cuestión: ¿qué hay sobre la superficie topográfica?. Y es una pregunta que abarca un amplio rango de respuestas posibles, porque la realidad en este aspecto es
Ahora puede crear en GEODATOS una carpeta llamada multidimensional. Hay distintos usos del suelo, distintas coberturas WORLDCLIM, en la que debe descargar las teselas 33 y 34 de vegetales, diferentes litologías y mineralogías, suelos variados, estas cuatro variables.
etc. Una de las herramientas más poderosas para captar esta realidad multidimensional es la teledetección. Se llama teledetección a la utilización de sensores remotos (que pueden ser aerotransportados, o satelitales) para captar las distintas longitudes de onda que son reflejadas por el territorio. Si el sensor trabaja con el rango del espectro visible al ojo humano, y ofrece una representación similar a la que el ojo ofrece, estaríamos hablando de foto aérea (cuando no está corregida
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topográfica y planimétricamente) o de ortofoto (cuando es una vez son más las fuentes de datos que es posible aplicar a los representación planimétrica). Actualmente una foto aérea o estudios relacionados con la biodiversidad. ortofoto puede estar tomada tanto desde un avión, como desde un
Si en los anteriores apartados se han tratado las fuentes por
satélite con sensores de alta resolución como Quickbird (pueden temática, en este caso se darán a conocer distintos portales que verse muchas imágenes de este satélite entre las de mayor calidad ofrecen datos de teledetección de distinta naturaleza. que ofrece Google Earth). 3.1 GLOBAL LANDCOVER FACILITY
Cuando el sensor está preparado para captar distintas
El GLCF (http://glcf.umiacs.umd.edu/portal/geocover/) es un
longitudes de onda dentro y fuera del rango visible, se conoce
como sensor multiespectral, y se caracteriza porque sus productos centro dedicado a la investigación en datos de percepción remota se sirven en distintas bandas, cada una de las cuales lleva la que además ofrece una amplia gama de datos satélite a distintas información referida a una longitud de onda concreta. Esto tiene escalas. La gran ventaja de este portal es que los datos son de gran importancia, porque las distintas coberturas del suelo, los libre acceso, y por tanto es una fuente de información muy valiosa distintos tipos de vegetación, las diferentes litologías, se para estudios basados en SIG. El portal dispone de dos modos de caracterizan por distintas combinaciones de valores de estas descargar el material: El Earth Science Data Interface (ver Figura bandas.
2:
http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/index.jsp), y la
La información procedente de teledetección está búsqueda por productos (http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ especialmente concebida para su tratamiento en un SIG, y cada product_index.jsp). TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 9
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su carpeta GEODATOS, en la que descargar los conjuntos de datos libres que ofrece este portal. Desde el interfaz de búsqueda por productos se descargará el siguiente material: Porcentaje de vegetación herbácea, arbustiva y arbórea. Tres capas, cada una con el porcentaje de cobertura para cada tipo de formación, con una resolución espacial de 1 kilómetro. Para guardar estos datos prepare dentro de la carpeta GLCF otra llamada VEGETACION Estos datos pueden descargarse desde el siguiente interfaz: http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/product? ProductID=20 y descargar la tesela de datos correspondiente a América del Sur, en proyección Lat/Long.. Si tiene problemas para descargar el archivo, esta es la dirección de descarga (ftp://ftp.glcf.umiacs.umd.edu/modis/VCF/2001v02/ LatLon.SA.2001/LatLon .SA.2001.AllFiles.tar.gz ), pero por Figura 2: Earth Science Data Interface.
En este momento puede crear una carpeta llamada GLCF en
favor, antes de utilizarla, emplee tiempo tratando de acceder a los archivos. Para encontrar datos es necesario “bucear” en
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la red:.
utilizar un gestor de descargas.
Composiciones de bandas de 32 días del satélite MODIS.
AVHRR Cobertura de Usos del Suelo. Es el resultado de
Con una resolución de 500 metros, pueden descargarse las
una clasificación automática de bandas del sensor AVHRR,
composiciones de 32 días de las 7 bandas del satélite
disponible en resoluciones de 1, 8 y 111 kilómetros. Se
MODIS. Estas bandas representan la reflectancia media del
descarga
terreno para distintas longitudes de onda en un periodo de 32
http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/product?
días. Se hace la composición de 32 días para mitigar el
productID=6. En este momento puede crear en la carpeta
efecto de la nubosidad. Los datos pueden descargarse desde
GLCF una carpeta llamada LANDCOVER para descargar la
este interfaz : http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/
tesela correspondiente a América del Sur, en proyección Lat/
product?productID=16. Prepare dentro de la carpeta GLCF
Long, con una resolución de 1 kilómetro. De la lista de
una nueva carpeta llamada BANDAS_MODIS, y descargue
descargas deben bajar los archivos con la extensión .asc.gz
en ella la siguiente tesela correspondiente a América del Sur:
(la capa con las coberturas en formato Arc/Info ASCII) y .glcf
20040913 – 20041014. Corresponde aproximadamente a
(archivo de texto con los metadatos del fichero; se abre con
la mitad de la primavera. Si no la encontraron, la dirección de
el Bloc de notas de Windows).
descarga
es
esta:
http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ftp?id=71999. La descarga de las 7 bandas es grande por lo que lo mejor es
desde
esta
dirección:
Mosaicos Landsat. Otro producto interesante que es posible descargar, esta vez desde desde el Earth Science Data Interface (http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/index.jsp),
TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 11
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son el ETM+ Mosaic y el TM Mosaic (http://glcf.umiacs.umd.edu/data/mosaic/). Ambos productos
1. En el panel lateral del interfaz de descarga deben marcar las opciones ETM+ Mosaics y TM Mosaics.
son composiciones de imágenes del satélite Landsat
2. En el mapa deben hacer zoom sobre Bolivia, utilizando los
(http://landsat.gsfc.nasa.gov/), una del año 1990 (TM Mosaic)
controles de navegación, centrándose en el departamento
y otra del año 2000 (ETM+ Mosaic). Son composiciones
de Chuquisaca.
llamadas
de
“falso
color”
(http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material121/unidad1/ i_colfalso.htm), que destacan distintos usos del suelo mejor que las imágenes de color natural, pero dando un aspecto poco realista a la superficie. Tienen una resolución muy alta
3. Deben pulsar el icono Select Window, para seleccionar las imágenes. 4. Pulse sobre Preview & Download para ver la lista de imágenes que están seleccionadas.
(28 m TM, y 14 m ETM+), por lo que son imágenes muy En el listado de imágenes, deberían ir pulsando sobre el número pesadas. Para trabajar necesitarán las cuatro imágenes (dos ID de cada una de ellas para que aparezca la previsualización y de 1990 y dos de 2000) que recogen el departamento de puedan identificar las que necesitan. Para ahorrarles trabajo, le Chuquisaca. En la carpeta GLCF deberían crear una nueva indico que las imágenes necesarias son: carpeta llamada MOSAICOS_LANDSAT en la que guardar las imágenes.
026639: TM Mosaic http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ftp?id=26639
Para seleccionarlas y descargarlas (ver Figura 3):
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071625: ETM+ Mosaic http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ftp?id=71625 De cada lugar de descarga deberían bajar los archivos con extensión .sid (la imágen satélite), .sdw (el archivo de georreferenciación) y .met (metadatos del fichero). Es cierto que el interfaz de descarga es un poco incómodo, y aunque las indicaciones de descarga les servirán para otros materiales, para bajar los mosaicos Landsat es mejor acudir a esta dirección: https://zulu.ssc.nasa.gov/mrsid/mrsid.pl. Es el servidor original de ambos mosaicos, y la descarga es algo más sencilla. A Figura 3: Pasos para descargar imágenes del Earth Science Data Interface.
026640: TM Mosaic http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ftp?id=26640 071624: ETM+ Mosaic http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ftp?id=71624
su elección dejo que utilicen un método u otro para obtener las cuatro imágenes. Aún así, si no seleccionan este último servidor para la descarga, hay en él varios materiales interesantes: GeoCover circa 1990 Product Description GeoCover circa 2000 Product Description UTM Zones on World Map
TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 13
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UTM Zone Shapefiles
escena cubre un área cuadrada de 185 x 185 kilómetros
GeoCover Tutorial
aproximadamente. Para descargarlas, en el panel lateral
NOTA IMPORTANTE SOBRE LOS ARCHIVOS DESCARGADOS: Habrá observado que algunos de los archivos descargados, que están comprimidos, no son reconocidos por su sistema, porque tienen una extensión “rara”, concretamente .tar.gz, o .gz. Ambos son formatos de compresión muy populares en el entorno informático UNIX/LINUX, y son muy utilizados en servidores en Internet. Un programa libre y gratuito que pueden utilizar para descomprimirlos es PeaZip (http://peazip.sourceforge.net/), que pueden descargar directamente en este enlace: http://downloads.sourceforge.net/peazip/peazip2.3a.bin.WINDOW S.exe. Escenas Landsat. Una escena Landsat es una captura de un territorio concreto tomada por uno de los satélites Landsat. Tienen una alta resolución (entre 28 y 14 metros según el
deben marcar la opción ETM+, y seguir los mismos pasos que en la descarga anterior, pero haciendo un zoom más grande, centrándose en la ciudad de Sucre, para descargar la escena Landsat que la contiene. Para guardar la imagen, prepare una carpeta denominada ESCENAS_LANDSAT en la carpeta GEODATOS. Si tienen problemas con la búsqueda (insisto, aprendan a encontrar las imágenes), la dirección de acceso
a
la
escena
requerida
es:
http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ftp?id=35143. De el listado de descarga, debería descargar todos los archivos con extensión .tif.gz (las distintas bandas) y el archivo con extensión .met (el archivo de metadatos). Si desean una imagen de la escena, pueden descargar también el fichero con extensión .jpg.
sensor y el procesamiento al que sean sometidas), y cada TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 14
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misma carpeta que la anterior escena. En esta ocasión deben descargar del listado, además de las bandas, un archivo con la extensión .hdr (contiene metadatos de la escena).
Una escena Landsat es una captura de un momento concreto, y la que ha descargado corresponde al 2 de agosto de 2001. Lo ideal es disponer de series temporales para hacer comparaciones, y si vuelven al interfaz de descargas, desmarcan la opción ETM+ del panel lateral y marcan la opción TM, podrán descargar la escena correspondiente al 22 de abril de 1990 (http:// glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/ftp?id=32675). Bájela a la TEMA 2: ADQUISICIÓN DE DATOS página: 15
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