José Luis Hernández Stefanoni - Mapeo de la biomasa aérea de los bosques mediante datos de sensores remotos y R

Mapeo de la biomasa aérea de los bosques mediante datos de sensores remotos y

R

José Luis Hernández Stefanoni

Miguel Ángel Castillo Santiago

Juan Andrés Mauricio

Jean-François Mas

Fernando Tun Dzul

Juan Manuel Dupuy Rada

EE

333.7516097267

M3

Mapeo de la biomasa aérea de los bosques mediante datos de sensores remotos y R / José Luis Hernández Stefanoni, Miguel Ángel Castillo Santiago, Juan Andrés Mauricio, Jean-François Mas, Fernando Tun Dzul, Juan Manuel Dupuy Rada.- Chetumal, Quintana Roo, México : El Colegio de la Frontera Sur : Centro de Investigación Científica de Yucatán, A.C., 2021.

1 recurso digital; 1.5 MB

ISBN: 978-607-8767-14-4

E-ISBN: 978-607-8767-35-9

Incluye bibliografía

1. Biomasa forestal, 2. Biomasa aérea, 3. R (Lenguaje de programación para computadora), 4. Sensores remotos, 5. Imágenes por satélites, 6. Inventarios forestales, 7. Felipe Carrillo Puerto (Quintana Roo, México), I. Hernández Stefanoni, José Luis (autor), II. Castillo Santiago, Miguel Ángel (autor), III. Andrés Mauricio, Juan (autor) , IV. Mas Caussel, Jean-François (autor), V. Tun Dzul, Fernando (autor), VI. Dupuy Rada, Juan Manuel (autor)

D.A.R. 2021. Mapeo de la biomasa aérea de los bosques mediante datos de sensores remotos y R . José Luis Hernández Stefanoni, Miguel Ángel Castillo Santiago, Juan Andrés Mauricio, Jean-François Mas, Fernando Tun Dzul, Juan Manuel Dupuy Rada, El Colegio de la Frontera Sur (Ecosur) y Centro de Investigación Científica de Yucatán, A.C. (CICY).

Esta obra debe citarse de la siguiente forma:

Hernández-Stefanoni, José Luis, Miguel Ángel Castillo Santiago, Juan Andrés Mauricio, Jean-François Mas, Fernando Tun Dzul, Juan Manuel Dupuy Rada. 2021. Mapeo de la biomasa aérea de los bosques mediante datos de sensores remotos y R . El Colegio de la Frontera Sur y Centro de Investigación Científica de Yucatán, A.C. México. 128 p.

Primera edición en formato impreso: enero de 2021.

Primera edición en formato digital: junio de 2021.

D. R. © El Colegio de la Frontera Sur

Av. Centenario Km 5.5, C. P. 77014

Chetumal, Quintana Roo, México

www.ecosur.mx

D. R. © Centro de Investigación Científica de Yucatán, A. C.

Calle 43 # 130 x 32 y 34, Col. Chuburná de Hidalgo, C. P. 97205

Mérida, Yucatán, México

www.cicy.mx

Esta publicación fue sometida a un estricto proceso de arbitraje por pares, con base en los lineamientos establecidos por el Comité Editorial de El Colegio de la Frontera Sur.

Se autoriza la reproducción de esta obra para propósitos de divulgación o didácticos, siempre y cuando no existan fines de lucro, se cite la fuente y no se altere el contenido (favor de dar aviso: llopez@ecosur.mx). Cualquier otro uso requiere permiso escrito de los editores.

Impreso y hecho en México

Printed and made in Mexico

En este apartado se describe el propósito, la organización y la estructura de este manual, así como las convenciones de escritura utilizadas.

El propósito de este libro es servir de guía para llevar a cabo el mapeo de la biomasa aérea del bosque en grandes superficies, relacionando los datos de campo del Inventario Nacional Forestal u otras fuentes de datos con la información derivada de imágenes de satélite, particularmente de las imágenes del radar de apertura sintética ALOS PALSAR. Para ello, se utiliza el software libre R. La intención es que investigadores, estudiantes, técnicos forestales de organizaciones no gubernamentales y del gobierno, así como usuarios de la percepción remota en general, que tengan habilidades mínimas de programación para implementar los scripts para procesar la información de campo, analizar las imágenes de satélite y relacionar estos dos conjuntos de información, puedan obtener mapas con la distribución espacial de la biomasa aérea del bosque en sus áreas de interés.

El manual se enfoca en relacionar datos de biomasa del bosque estimados en campo, con la información de las imágenes de radar para producir modelos de estimación que permitan mapear la biomasa área del bosque. La metodología para el mapeo de la biomasa aérea del bosque utiliza scripts desarrollados en el lenguaje R, e incluye las siguientes actividades: primero se estima la biomasa en campo utilizando el diámetro, la altura y la densidad de la madera de los árboles con ecuaciones alométricas específicas; después, se ejecuta el preprocesamiento de las imágenes de radar y se obtienen las variables derivadas de estas imágenes que se asociarán con los datos de campo; en seguida, se ajustan modelos de predicción de la biomasa usando Random Forest y, por último, se aplican los modelos ajustados al conjunto de imágenes y se obtiene un mapa con la distribución espacial de la biomasa.

Este manual debe usarse en conjunto con los datos de campo del Inventario Nacional Forestal y de Suelos de un área ubicada en el municipio de Felipe Carrillo Puerto, en el estado de Quintana Roo, que se utiliza como ejemplo durante todo el proceso. Además, se requieren los scripts empleados en las diferentes etapas de la estimación de la distribución espacial de la biomasa aérea del bosque. Ambos pueden ser descargados libremente como se describe en el Apéndice.

Este manual consta de esta presentación, una introducción, siete capítulos, un apartado de referencias y un apéndice. Siguiendo a esta presentación, en la introducción se describe la importancia de los bosques como reservorios de carbono, se refieren algunos de los estudios más recientes sobre el mapeo de la distribución espacial de la biomasa aérea del bosque a nivel continental y nacional, las dificultades encontradas para el mapeo de la biomasa aérea, en particular la de los bosques tropicales, y las ventajas de utilizar imágenes de radar de apertura sintética, así como los procedimientos que podrían mejorar la precisión de la estimación de esta variable. El capítulo 1 describe de manera detallada los procedimientos para la estimación de la biomasa en campo, el procesamiento de las imágenes, el ajuste de modelos de predicción de la biomasa y el mapeo de la misma. En el capítulo 2 se expone de manera general la configuración del software R y las librerías utilizadas en los scripts desarrollados aquí. El capítulo 3 presenta los procedimientos para el cálculo de la biomasa en campo, utilizando datos dasométricos de árboles del Inventario Nacional Forestal y de Suelos y ecuaciones alométricas específicas. En los capítulos 4 y 5 se describen los procesos que deben realizarse con las imágenes de radar para obtener variables derivadas de dichas imágenes, que se asocien con la biomasa aérea. En el capítulo 6 se explican los procedimientos para crear una base de datos que contenga la biomasa estimada en campo y las variables derivadas de las imágenes de radar, la cual es utilizada en el capítulo 7 para ajustar modelos de predicción usando un método no paramétrico ( Random Forest ) y para mapear la distribución espacial de la biomasa aérea. Para finalizar se desarrolla un apartado con las conclusiones de este manual.

El apéndice de este manual describe la forma de descargar los datos de campo y los scripts utilizados para el procesamiento, así como la organización de los mismos.