PRESENTACIÓN:
La iniciativa MapBiomas Agua – Perú (Colección 3) tiene como objetivo mapear la dinámica del agua superficial y los glaciares en todo el territorio nacional desde 1985 hasta el 2024.
El mapeo de cuerpos de agua en MapBiomas Agua, a diferencia de MapBiomas Cobertura y Uso, es a una escala mensual, y son cuatro tipos de productos que se tienen a disposición en la plataforma:
- Mapas mensuales y anuales de superficie de agua.
- Mapas de transición de superficie de agua entre las clases de “Agua” y “No Agua”. Este producto fue procesado con la base de datos de la superficie de agua anual;
- Mapas de tendencia (aumento y disminución) de superficie de agua. Este producto fue calculado a partir de los datos de superficie de agua mensual en grids de 5 km x 5 km.
- Mapas de tipos de cuerpos de agua, basados en su origen.
El mapeo de glaciares es a una escala anual y es el mismo dato que aparece en los mapas de MapBiomas Cobertura y Uso. En la plataforma se encuentran a disposición dos tipos de productos:
- Mapas anuales de superficie de cobertura glaciar
- Mapas de tendencia (aumento y disminución) de la cobertura glaciar. Al igual que el dato de tendencia de superficie de agua, también fue calculado en grids de 5km x 5km.
Si desea consultar la metodología completa de MapBiomas Agua, ponemos a disposición el ATBD (Documento Base de la Teoría del Algoritmo) en este LINK.
Si desea consultar la metodología completa de detección de Glaciares, ponemos a disposición el ATBD en este LINK.
METODOLOGÍA GENERAL DE MAPBIOMAS AGUA:
- Preprocesamiento:
La metodología para mapear el agua superficial se basa en la clasificación a nivel de subpíxel de las imágenes Landsat con una cobertura menor al 70% de nubosidad, mediante el algoritmo Spectral Mixture Analysis (SMA), el cual a partir de las bandas de estas imágenes genera endmembers (firmas espectrales puras de ciertos materiales que componen un píxel). Los endmembers utilizados son:
- Vegetación verde (GV)
- Vegetación no fotosintética (NPV)
- Suelo (Soil)
- Nubes (Cloud)
- Sombra (Shade)
- Nieve (Snow)
Se utiliza este enfoque de detección a nivel de subpíxel porque es útil para caracterizar el agua superficial con mezcla de otros componentes, permitiendo el mapeo de humedales, llanuras aluviales, ríos estrechos y pequeños cuerpos de agua.
- Algoritmo de detección de superficie de agua
Una vez obtenidos los endmembers de cada píxel, se aplican reglas de transición utilizando un conjunto de funciones lineales basadas en lógicas difusas (reglas fuzzy). Finalmente, se escogen umbrales para cada endmember que determinan el grado de certeza de que un píxel es clasificado como agua.
Debido a la heterogeneidad y particularidad que caracteriza a la geografía de nuestro país, la metodología de clasificación de cuerpos de agua aplicada fue adaptada para regiones específicas. Para la Colección 3, se tienen 37 subregiones que involucran todo el ámbito nacional, y para cada subregión se utilizan los endmembers y umbrales que mejor se adecúen a la detección de agua.
Figura 1 – Etapas de clasificación de la superficie de agua superficial.
Los mapas mensuales se complementaron con procedimientos para restaurar falsos negativos y remover falsos positivos, basados en mosaicos auxiliares (mosaico anual y decendial) y umbrales de detección.
Adicional a este paso, también se remueven otros falsos positivos que pueden quedar en base a factores como la pendiente, frecuencia, NDWI, CSF y capas de MapBiomas Cobertura y Uso, mientras que, para restaurar otros falsos negativos restantes, se aplica un filtro de inclusión basada en una ventana temporal de 4 años.
Finalmente, se obtienen los mapas mensuales de superficie de agua, con los que se calculan los mapas anuales (frecuencia >= 6 meses), que a su vez sirve como insumo para la clasificación de tipos de cuerpos de agua.
- Tipos de cuerpos de agua
Para la clasificación de cuerpos hídricos se utilizaron las siguientes informaciones extraídas del mapeo anual de superficie de agua (permanente): i) la primera y la última ocurrencia del cuerpo hídrico del año, ii) la frecuencia total de la superfície de agua de la serie histórica y iii) la frecuencia anual. Esta información fue organizada en datos matriciales y utilizados en un algoritmo de segmentación de objetos.
Figura 2 – Proceso de clasificación de cuerpos hídricos.
Posteriormente, se extrajeron atributos de mapas auxiliares de hidroeléctricas, minería y acuicultura de las siguientes entidades:
- MapBiomas Perú Cobertura y Uso Colección 2
- Ministerio de Producción
- Ministerio de Energía y Minas
Los segmentos de cuerpos hídricos fueron clasificados mediante el algoritmo Random Forest en siete categorías:
- Ríos, lagos y lagunas,
- Lagunas reguladas,
- Lagunas de origen glaciar,
- Antrópicos,
- Hidroeléctrica,
- Minería
- Acuicultura
Adicionalmente, se incluyó una clase de “falsos positivos” para eliminar sobreestimaciones persistentes en los mapas de superficie anual y mensual. Posteriormente, se aplicaron filtros espaciales y de frecuencia; además, se tomaron muestras adicionales y se delinearon polígonos manuales para mejorar el resultado.