Especificaciones del servicio de Mapeo de Recuperación Post-Fuego (FRM)
Descripción del servicio
El servicio de Mapeo de Recuperación Post-Fuego (Post-Fire Recovery Mapping, FRM) podría activarse una vez que cesen los puntos calientes activos, marcando el final de un evento de incendio forestal. Este servicio monitorea la regeneración de la vegetación posterior al incendio utilizando datos espectrales, evaluando específicamente el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI), un indicador ampliamente utilizado de la salud de la vegetación y la recuperación post-incendio1. Los valores del NDVI se calculan en intervalos temporales regulares y se comparan con las condiciones previas al incendio y las inmediatamente posteriores para monitorear el progreso de la recuperación de la vegetación. El NDVI es un índice espectral normalizado que se calcula utilizando las bandas Roja y Infrarroja Cercana (NIR) de las imágenes satelitales, proporcionando una medida cuantitativa de la salud de la vegetación. El servicio FRM utiliza imágenes del satélite Sentinel-2, con una resolución espacial de 10 metros, lo que garantiza un monitoreo detallado de la dinámica de recuperación de la vegetación.
El servicio permite a los usuarios realizar un seguimiento de las tendencias de recuperación a lo largo del tiempo, identificar áreas con tasas de regeneración más lentas y apoyar la toma de decisiones para la gestión post-incendio y los esfuerzos de restauración ecológica.
En términos de productos geofísicos, la herramienta FRM genera los siguientes resultados a partir de los conjuntos de datos de entrada:
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Capas NDVI Temporales: Capas geoespaciales que representan la salud y dinámica de la vegetación en intervalos temporales regulares (por ejemplo, mensualmente), sirviendo como un indicador clave de la recuperación del ecosistema.
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Capas de Recuperación: Capas geoespaciales detalladas que evalúan el grado de recuperación de la vegetación en comparación con las condiciones previas y posteriores al incendio.
El procesador entrega actualizaciones en intervalos regulares, facilitando el monitoreo constante de las áreas afectadas.
La figura 1 ilustra el proceso de recuperación, con composiciones de NDVI y rásteres de recuperación acumulativa generados en intervalos de tiempo regulares. Destaca la progresión desde las condiciones previas al fuego (T0) hasta la recuperación posterior al fuego (T1–T5), demostrando variaciones espaciales y temporales en la regeneración de la vegetación.
El NDVI temporal se muestra en el mapa de la UI como un índice remuestreado que varía de 0 (amarillo) a 1 (verde). Más información sobre la capa derivada del producto NDVI aquí.
La recuperación de la vegetación se muestra en el mapa de la interfaz de usuario como una variable continua que varía del 0% (rojo) al 100% (verde). Más información sobre la capa derivada del producto Recuperación de la vegetación aquí.
Nota
Servicio de Mapeo de Recuperación Post-Fuego (FRM)
Frecuencia: 15 dias. Definida por el usuario o el operador del servicio.
Cobertura espacial: En función de los perímetros quemados. El sistema es potencialmente extensible a toda la región de ALC.
Cobertura temporal: Es posible calcular el peligro de incendio para cualquier fecha dentro del rango temporal cubierto por el conjunto de datos FWI, que abarca desde datos históricos a partir de 2017 hasta datos de previsión con un plazo de hasta 10 días. Esta flexibilidad permite tanto el análisis retrospectivo como la predicción del peligro de incendios en un futuro próximo.
Limitaciones: Los datos del Índice Meteorológico de Incendios (FWI) están disponibles desde 2017 hasta la actualidad. Los valores pronosticados del FWI se proporcionan para un máximo de 10 días, con un aumento de la incertidumbre por cada día adicional en el futuro. Esta limitación afecta a la precisión de las predicciones a largo plazo y debe tenerse en cuenta al analizar las tendencias del peligro de incendios o planificar estrategias de mitigación.
Diagrama de flujo
El esquema mostrado en esta sección describe el flujo de trabajo de alto nivel del servicio FRM.
La ejecución de este servicio está automatizada y se activa automáticamente al iniciarse. Cuando se dispone del perímetro de un incendio forestal, se puede activar el proceso para recopilar y analizar los datos necesarios. Durante la ejecución inicial, el servicio calcula el NDVI para la condición pre-incendio (T-0) y genera un compuesto para caracterizar la situación inmediata posterior al incendio (T-1).
Posteriormente, el procesador se ejecuta a intervalos temporales definidos (por ejemplo, cada dos semanas, mensualmente, bimestralmente) (T-n) para calcular un nuevo compuesto de NDVI y compararlo con las condiciones T-0 y T-1. Esta comparación estima el porcentaje de recuperación espectral de la vegetación, ofreciendo valiosos conocimientos sobre el proceso de regeneración posterior al incendio. En términos generales, el procesador realiza las siguientes operaciones:
Apilar Datos de NDVI (Desde la Última Ejecución)
En este paso, el procesador recopila los datos de NDVI de las imágenes satelitales adquiridas desde la última ejecución del flujo de trabajo. Si es la ejecución inicial (sin ejecuciones previas), el procesador recupera y apila las imágenes pre-incendio para establecer las condiciones base (T-0) y las imágenes inmediatas posteriores al incendio (T-1).
Enmascarar con SCL y Mapa de Área Quemada
En este paso, los datos de NDVI apilados se enmascaran para excluir cualquier píxel que pueda introducir ruido en la caracterización del comportamiento de la vegetación. Esto incluye los píxeles afectados por nubes, niebla, sombras de nubes, hielo, nieve y agua, según se define en el SCL (Capa de Clasificación de Escena). Cada imagen se enmascara individualmente, asignando valores de "NoData" a los píxeles que no cumplen con los umbrales de calidad requeridos. Además, el análisis se restringe al área quemada, tal como se define en el Mapa de Área Quemada, asegurando que el enfoque se mantenga en las regiones relevantes para el monitoreo de la recuperación.
Generar Compuesto Promedio de NDVI (Producto A)
Se calcula un nanmean (promedio que excluye valores inválidos o "NoData") a partir de los datos de NDVI enmascarados para producir un compuesto. Este compuesto representa los valores promedio de NDVI durante el período de tiempo relevante desde la última ejecución, proporcionando una métrica clara para monitorear la recuperación de la vegetación.
Comparar con el NDVI Pre-Evento y Post-Fuego
En este paso, el valor actual de NDVI de cada píxel se compara con los puntos de referencia de NDVI pre-evento y post-fuego:
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El NDVI Pre-Evento representa el punto de referencia del 100% de recuperación, indicando el estado de la vegetación antes del incendio.
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El NDVI Post-Fuego, calculado a partir del primer compuesto de NDVI después del incendio, sirve como la línea base de 0% de recuperación, representando el impacto inmediato del incendio.
Los porcentajes de recuperación se determinan para cada píxel normalizando el valor actual de NDVI dentro del rango definido por estos dos puntos de referencia.
Actualizar el Raster de Recuperación (Producto B)
En este paso, se genera un nuevo raster de recuperación basado en los cálculos más recientes de NDVI, reflejando el progreso de la regeneración de la vegetación. El proceso incluye lo siguiente:
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Primera Comparación (Ejecución Inicial): Si este es el primer compuesto de recuperación después del NDVI pre-incendio (T-0), el raster de recuperación asigna un valor de 0% de recuperación a todos los píxeles, ya que la condición inmediatamente posterior al incendio (T-1) se utiliza como la línea base.
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Actualizaciones Posteriores: Para cálculos de recuperación posteriores, el nuevo raster de recuperación se compara con el anterior. Para cada píxel, se retiene el valor máximo de recuperación entre el nuevo y el raster anterior. Esto asegura que el porcentaje de recuperación de cada píxel aumente o permanezca constante con el tiempo, reflejando el progreso acumulado de la recuperación de la vegetación.
Catalogar y Guardar Datos
En este paso, toda la información generada se organiza sistemáticamente, comenzando desde el NDVI inicial pre-incendio (T-0) hasta la iteración temporal actual (T-n). Esto incluye almacenar los compuestos de NDVI y los rasters de recuperación generados en los pasos anteriores.
El catálogo sirve como un repositorio acumulativo, conservando tanto los datos de NDVI como los valores de recuperación calculados para cada paso temporal. Esta información archivada se utiliza de manera iterativa en los ciclos temporales subsecuentes para actualizar el análisis de recuperación, asegurando que cada iteración se construya sobre los resultados de las anteriores.
Input
El servicio FRM requiere en entrada lo siguiente:
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Mapa de Área Quemada: Define la extensión espacial de la región afectada por el incendio para enfocar la recuperación de la vegetación dentro de este perímetro.
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NDVI Pre-Evento: Representa el estado de la vegetación antes del incendio forestal. Sirve como la línea base (nivel objetivo de recuperación) para determinar cuándo la vegetación se ha recuperado completamente.
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Composites de NDVI Anteriores Generados: Estos composites representan valores históricos de NDVI, incluido el NDVI inmediato posterior al incendio, que se considera el punto de 0% de recuperación. Esto es necesario para seguir la evolución del NDVI a lo largo del tiempo.
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Rasters de Recuperación Anteriores: Estos rasters representan el estado de recuperación calculado durante ejecuciones previas del procesador. El valor de recuperación de cada píxel siempre aumenta o permanece constante, asegurando que la recuperación de la vegetación sea acumulativa y no retroceda.
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NDVI y SCL (Desde la Última Ejecución): Los datos de NDVI recopilados desde la última ejecución del procesador se utilizan para calcular los nuevos composites de NDVI. La contaminación por nubes se enmascara utilizando el SCL, y solo se incluyen los píxeles válidos dentro del área quemada.
Parámetros
El servicio FRM incluye la posibilidad de adaptar el rango temporal sobre el que se calculan los compuestos NDVI y se evalúa la recuperación del fuego (es decir, la frecuencia de cálculo). Una vez detectada una zona quemada, el procesador puede operar para generar salidas temporales basadas en la configuración definida.
| Parametro | Descripción | Requerido | Por defecto |
|---|---|---|---|
| Frecuencia de cálculo | Tiempo transcurrido sobre el cual se calcula el composite promedio de NDVI (p. ej., cada dos semanas, cada mes, cada dos meses). | NO | 15 días |
Output
El servicio FRM ofrece en output los siguientes productos:
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PRODUCTO A - Composites Promedio de NDVI: Un composite que representa los valores promedio de NDVI para el área quemada desde la última ejecución del procesador. Este producto proporciona una instantánea de la salud de la vegetación durante el período analizado. Formato: archivio raster en formato COG. Proyección: WGS84 (Latitud, Longitud). Resolución espacial: 10 metros. Cobertura temporal: Desde la primera ejecución del servicio hasta actualizaciones posteriores.
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PRODUCTO B - Raster de Recuperación: Un raster que indica el porcentaje acumulado de recuperación de la vegetación. Esto se calcula con base en los valores más altos de recuperación observados a lo largo de múltiples ejecuciones, ofreciendo una vista dinámica y continuamente actualizada del progreso de la recuperación post-incendio. Formato: archivio raster en formato COG. Proyección: WGS84 (Latitud, Longitud). Resolución espacial: 10 metros. Cobertura temporal: Desde la primera ejecución del servicio hasta actualizaciones posteriores.
Todos los resultados generados, incluidos los composites de NDVI y los rasters de recuperación, se catalogan y están disponibles para el usuario. Los usuarios pueden visualizar los resultados directamente y explorar la serie histórica completa para el área analizada. Esto permite al usuario revisar los valores detallados de NDVI o recuperación en cualquier momento y para cualquier ubicación dentro de la región de interés, apoyando procesos de monitoreo y toma de decisiones en profundidad.
Proveedor del Servicio
El servicio es desarrollado por Indra.
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Bibliografía
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João, T., João, G., Bruno, M., & João, H. (2018). Indicator-based assessment of post-fire recovery dynamics using satellite NDVI time-series. Ecological Indicators, 89, 199-212. DOI: 10.1016/j.ecolind.2018.02.008. ↩