Hacia un
sistema de alerta temprana
Contenido
Funcionalidades del nuevo portal
La Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (Conabio)
implementó el programa “Detección de puntos de calor mediante técnicas de
percepción remota” en el año de 1999, en respuesta a la situación de emergencia
registrada por los incendios forestales de la temporada de 1998. En la cual se
registraron 14,445 incendios forestales afectando 849,632 hectáreas en el
territorio mexicano (CONAFOR, 2006).
En el año de 1998 la Conabio lleva acabo el estudio Los incendios en México un análisis de su amenaza a la biodiversidad, como una forma de identificar las áreas afectadas por los incendios forestales. El estudio se realizó posterior a los meses de incendios, y tuvo como uno de los objetivos proponer una metodología de análisis para la detección de los incendios por medio de imágenes de satélite. Para alcanzar el objetivo fueron utilizadas imágenes de satélite DMSP-OLS (Defense Meteorological Satellites Program - Operational Linescan System), facilitadas por NGDC-NOAA (National Geophysical Data Center – National Oceanic and Atmospheric Administration). Los resultados del estudio fueron utilizados, por la entonces Secretaría de Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca (SEMARNAP), en la definición de áreas para establecer la campaña de restauración ecológica y contra el cambio de uso del suelo en áreas afectadas por incendios forestales.
Para el año de 1999 la Conabio se propone como objetivo entregar el
mismo día del registro de la imagen de satélite, la información de la detección
de incendios forestales al personal involucrado en el combate. El uso de las
imágenes DMSP-OLS presentaban una limitante, no se tenía acceso a ellas hasta tres
días después de su registro, por tal motivo fue necesario cambiar el tipo de
imágenes; para ello se
utilizó imágenes de satélite AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer)
provenientes de la serie de satélites NOAA, proporcionadas por el Instituto de
Geografía de la Universidad Nacional Autónoma de México.
En la detección de los puntos de calor con imágenes AVHRR se aplica el
algoritmo de Flasse y Ceccato (1996) con
algunos ajustes para México. Durante el primer año sólo fueron
trabajadas imágenes nocturnas, la información de los puntos de calor se
presentó en la primera versión del portal (v.1999), con acceso exclusivo a
personal involucrado al combate de incendios que formaban parte de la Unidad de
Incendios Forestales de la SEMARNAP.
En el año 2000 el proceso del programa fue semi-automatizado y se mejoró
sustancialmente la presentación de la información en el portal (v.2000). El
acceso se abrió a todo público. Fueron procesadas imágenes nocturnas y diurnas.
La presentación, basada en el despliegue de la información en forma de
calendario, duró funcionando hasta el año 2008.
El suministro de las imágenes de satélite por parte de la UNAM duró
hasta el año 2000, cuando la Conabio adquirió una estación de recepción de
imágenes AVHRR, con la finalidad de reducir el tiempo de respuesta. Esto fue
posible gracias al apoyo de instituciones como la Procuraduría Federal de
Protección al Ambiente (PROFEPA) y el Centrum für
Internationale Migration und Entwicklung (CIM) del gobierno Alemán.
La Conabio, en octubre del año 2001, adquiere con el apoyo del FONDEN
(Fondo Nacional para Desastres Naturales) y de la SEMARNAP, un sistema de
recepción de imágenes de satélite MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), con la finalidad de contar con las imágenes
en tiempo real y colaborar en la emergencia de desastres naturales. Y con el
objetivo de ampliar el número de observaciones y mejorar la detección de
incendios forestales. En la detección de puntos de calor con imágenes MODIS es aplicado el algoritmo
correspondiente al producto MOD14 MODIS Fire Products, desarrollado en la Universidad de
Maryland.
Como una iniciativa de colaboración con los países centroamericanos, la
Conabio publica, en el año 2003, la información respecto a los puntos de calor
detectados en Guatemala y es hasta junio de 2004 que el programa se extiende a
todos los países que integran la región. Para ello se diseña en el portal de
México, en forma paralela, la sección de Centroamérica.
En el año 2009 que se conceptualiza una tercera versión del portal (v.2009),
mejorando sustancialmente la integración, organización, presentación y el
acceso a la información.
Para mayor detalle sobre la evolución del programa ver el documento Detección
temprana de incendios publicado en el boletín biodiversitas (Núm.
52, enero 2004).
El programa de punto de calor ha trabajado en forma continua desde 1999
y se ha visto mejorado en cuanto a la detección de los puntos de calor y tipo
de información proporcionada, gracias a la colaboración de los usuarios y a los
avances tecnológicos.
Por tal motivo y con el objetivo de mejorar el acceso a la información
fue preciso realizar una nueva propuesta en la presentación de los resultados
del programa. Pensando en dos tipos principales de usuarios, el primero para
aquellas personas involucradas en la prevención y combate de incendios
forestales, que requieren información actualizada y oportuna, el segundo para
aquellas personas dedicadas a la investigación que requieren información
histórica.
En primer gran cambio es pasar de un portal dedicado al programa para la
detección de puntos de calor a un portal de un sistema de alerta temprana de
incendios forestales, este tema se verá más adelante.
El segundo es la integración de toda la información de los puntos de
calor detectados en una sola base de datos. Desde el año 2000 para México y sur
de los Estados Unidos, y desde 2004 para Centroamérica. Dejando atrás la
presentación en forma de calendario, esto permite realizar búsquedas rápidas de
información en forma temporal y espacial, conforme a las necesidades y
requerimientos de los usuarios.
La base de datos que conforma el nuevo portal contiene la información de
los puntos nocturnos y diurnos detectados desde el año 2000, conforme se
presenta en la tabla 1.
Tabla 1.
Información de puntos detectados disponible en la base de datos para el caso de
México
|
Tipo de imagen |
Año |
Periodo de
observación |
|
|
|
Mes inicio |
Mes término |
|
|
AVHRR |
2000 |
Enero |
Agosto |
|
AVHRR |
2001 |
Enero |
Julio
(Diurnas) Agosto (Nocturnas) |
|
AVHRR |
2002 |
Enero |
Octubre |
|
AVHRR |
2003 |
Enero |
Agosto (Diurnas) Noviembre (Nocturnas) |
|
MODIS |
2004 |
Enero |
Diciembre |
|
MODIS |
2005 |
Enero |
Diciembre |
|
MODIS |
2006 |
Enero |
Diciembre |
|
MODIS |
2007 |
Enero |
Diciembre |
|
MODIS |
2008 |
Enero |
Diciembre |
Tabla 2.
Información de puntos detectados disponible en la base de datos para el caso de
Centroamérica
|
Tipo de imagen |
Año |
Periodo de
observación |
|
|
|
Mes inicio |
Mes término |
|
|
AVHRR |
2003 |
Enero |
Agosto Sólo para Guatemala |
|
MODIS |
2004 |
Enero |
Abril |
|
MODIS |
2005 |
Enero |
Diciembre |
|
MODIS |
2006 |
Enero |
Diciembre |
|
MODIS |
2007 |
Enero |
Diciembre |
|
MODIS |
2008 |
Enero |
Diciembre |
Es importante mencionar que debido a la forma que se procesaron los
puntos de calor de los años 1998 y 1999 no fue posible ingresarlos a la base de
datos.
Son puntos de calor nocturnos los detectados
con imágenes de satélite registradas entre las 18:00 (del día anterior) y 5:59 hora
local ciudad de México.
Son puntos de calor diurnos los detectados con
imágenes de satélite registradas entre las 6:00 y las 17:59 hora local ciudad
de México.
En la caracterización del sitio, en el cual
se localiza un punto de punto de calor, se ha utilizado diferentes versiones de
la cartografía temática, por tal motivo puede haber algunas diferencias en las
categorías utilizada. En la tabla 3 y 4 se muestra las versiones de la
cartografía temática utilizada en el programa.
Tabla 3. Cartografía
temática utilizada para Centroamérica
|
Tema |
Fuente |
Fecha de inicio de uso |
Fecha de término de uso |
|
|
|
|
|
|
División
política de Centroamérica |
ESRI (2003)
Mapa de países. Escala , obtenido en 2003 |
1/1/2004 |
a
la fecha |
|
División
política de Guatemala |
Mapa de
municipios de Guatemala, proporcionado por SIPECIF |
15/4/2002 |
a
la fecha |
|
Vegetación
de Guatemala |
INAB-Banco
Mundial (2000) Mapa de cobertura forestal de Guatemala para 1999. Escala
1:250 000 |
15/4/2002 |
a
la fecha |
|
División
política de Costa Rica |
Mapa de
municipios de Costa Rica, proporcionado por el ministerio del ambiente y
energía |
1/4/2002 |
a
la fecha |
|
División
política de El Salvador |
Mapa de
municipios de El Salvador, proporcionado por el sistema nacional de estudios
territoriales |
1/1/2004 |
a
la fecha |
|
Vegetación
de Centroamérica |
Banco Mundial
(2001) Mapa de ecosistemas de Centroamérica. Escala 1:250 000 |
1/1/2004 |
a
la fecha |
Tabla 3. Versiones
de la cartografía temática utilizada para México
|
Tema |
Fuente |
Fecha de inicio de uso |
Fecha de término de uso |
Fuente de actualización |
Fecha de inicio de uso |
Fecha de término de uso |
Fuente de actualización |
Fecha de inicio de uso |
Fecha de término de uso |
|
División
estatal |
INEGI. (1980)
"Mapa topográfico" 1:1 000 000 (División estatal). |
25/5/1999 |
15/7/1999 |
|
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|
|
|
|
División
municipal |
Cea-Herrera,
Ma. E., del Valle-Angeles, M. A., Escamilla-Herrera, I. y Godínez-Calderón,
L. (1990),"División Municipal de México, 1990", I.1.3. Atlas
Nacional de México. Vol I. Escala 1:4000000. Instituto de Geografía, UNAM.
México. |
1/1/2000 |
31/10/2002 |
Instituto
Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI), (2002).
"División Municipal de México, 2000". Obtenido de Marco
Geoestadístico Municipal, 2000. Escala 1:250000. México. |
1/1/2003 |
a
la fecha |
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Uso
de suelo y vegetación |
Instituto
Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI). (1996). “Uso de
suelo y vegetación”. Escala 1:1000000. México |
15/6/1999 |
31/10/2002 |
Instituto Nacional de Estadística, Geografía e
Informática – Dirección General de Geografía- – INEGI (ed.). 2001. Conjunto
de Datos Vectoriales de la Carta de Uso del Suelo y Vegetación, Escala
1:250,000, Serie II (CONTINUO NACIONAL). Instituto Nacional de Estadística,
Geografía e Informática (INEGI). Aguascalientes, Ags., México. |
1/1/2003 |
31/12/2008 |
Instituto Nacional de Estadística, Geografía e
Informática – Dirección General de Geografía – INEGI (ed.). 2005. Conjunto de
Datos Vectoriales de la Carta de Uso del Suelo y Vegetación, Escala 1:250,000,
Serie III (CONTINUO NACIONAL). Instituto Nacional de Estadística, Geografía e
Informática (INEGI). Aguascalientes, Ags., México. |
1/1/2009 |
a
la fecha |
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Áreas
naturales protegidas |
Instituto
Nacional de Ecología (1999) "Áreas Naturales Protegidas". Unidad
Coordinadora de Áreas Naturales Protegidas, INE-SEMARNAP |
1/1/2000 |
31/12/2007 |
Comisión
Nacional de Áreas Naturales Protegidas (2007) "Áreas Naturales Protegidas
Federales 13 de junio de 2007". Morelia Mich. México |
1/1/2008 |
2/3/2009 |
Comisión
Nacional de Áreas Naturales Protegidas (2008) "Áreas Naturales Protegidas
Federales". Morelia Mich. México. |
3/3/2009 |
a
la fecha |
|
Pendiente |
Comisión
Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (2000)
"Inclinación del terreno en grados". Calculadas a partir del modelo
digital del terreno de 90 m, generado por el INEGI. |
1/4/2000 |
A
la fecha |
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Índice
de amenaza |
Comisión
Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (1998) "Índice
de amenaza a la biodiversidad por incendios". |
19/1/2000 |
1/12/2003 |
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Índice
de propagación |
Comisión
Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad "Índice de
propagación", actualización cada 10 días |
19/4/2005 |
Actualización
continua |
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Luces
estables |
National Oceanic and Atmospheric
Administration-National Geophysical Data Center (1998) "Luces estables
para México". Generadas con imágenes DMSP-OLS diarias |
5/5/1999 |
31/10/2002 |
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El portal está conformado por secciones de información, presentadas en
forma de pestañas. Por el momento el nuevo portal está enfocado principalmente
a la publicación de los puntos de calor detectados, pestaña incendios con diversas funcionalidades
que pueden ser agrupadas en 4 áreas principales (ver figura 1):
1.- Selección de la información
a) Por país, la búsqueda puede ser realizada por un país o más.
b) Por fecha, en primera instancia el sistema abre la página en el día de la fecha actual y muestra los puntos de calor detectados con las imágenes de satélite de los últimos 30 días del país establecido con anterioridad.
c) Por imagen, considerando la hora del paso de la satélite.
d) Por un periodo de tiempo determinado
2.- Despliegue de la información
e) La información seleccionada es desplegada por medio de una tabla. Cada uno de los renglones, que conforman la tabla, corresponden a un par de coordenadas geográficas que conforman los puntos de calor. Las columnas de información que caracterizan a los puntos de calor, se pueden dividir en dos por los objetivos que persiguen:
- Información para localización: coordenadas geográficas, país, estado y municipio
- Información para priorización: vegetación y uso del suelo, área natural protegida, pendiente, índice de amenaza.
El despliegue de la información realiza una distinción entre la vegetación y los usos del suelo; se presenta en color gris los siguientes usos del suelo: zona urbana, agricultura, pastizal cultivado e inducido. Así mismo cuando el punto de calor se localiza dentro de una ANP el registro se presenta en color rojo y cuando el punto se ubica cerca de una ANP el registro se presenta en color anaranjado.
f) En la parte inferior se presenta la estadística de la búsqueda realizada, se muestran los siguientes datos: total de puntos de calor que fueron encontrados bajo las condiciones de selección.
3.- Exportación de datos
El portal tiene cuatro opciones de exportación de los datos seleccionados. Las opciones se clasifican en dos grupos:
g) Espacial
La exportación se basa en las coordenadas geográficas de cada punto de calor con el objetivo de convertirlas en elementos espaciales georreferenciados. Los formatos utilizados son KMZ para el despliegue en el sistema Goggle Earth y Shapefile para su consulta en un sistema de información geográfica.
h) Tabular
La exportación se realiza utilizando el contenido de la tabla conformada por cada punto de calor, seleccionados por las condiciones de la búsqueda utilizada. Se presentan dos opciones:
· Imprimir directamente
· Exportar a un archivo de texto con extensión .csv
4.- Información auxiliar
Se refiere a toda aquella información que es útil y necesaria para la interpretación de la información. Ésta se encuentra unida a cada registro de punto de calor y se refiere a:
i) Vista rápida de:
· la imagen de satélite utilizada en la detección de puntos de calor. Para conocer el área cubierta por la imagen y las áreas en las cuales no se tendrá la posibilidad de detectar incendios por las presencia de nubes o datos nulos. Se incluye la estadística de la nubosidad y datos nulos.
· la distribución de los puntos de calor en México o en Centroamérica.
· la distribución de los puntos de calor sobre un índice de vegetación. En este caso se emplea el índice Mejorado de Vegetación (EVI, por sus siglas en inglés). Esta opción es exclusiva para los puntos de calor detectados con imágenes diurnas.
·
Imagen
del índice de propagación.
j) Archivos con información espacial (archivos preexistentes, elaborados por cada imagen de satélite):
· shapefile de todos los puntos de calor detectados con la imagen correspondiente. En formato de punto y del polígono correspondiente al píxel de la imagen.
· archivo KML para su despliegue en el sistema Google Earth.
Las siguientes secciones (pestañas) se refieren a información complementaria del sistema:
Mapa.- Es el acceso a mapas dinámicos, mediante los cuales el usuario
puede realizar búsquedas y
consultas en forma espacial, relacionando los puntos de calor y
cartografía digital de referencia. Loa mapas se muestran con diferentes
formatos, tanto de vector (polígonos, líneas y puntos) como de raster. Los temas utilizados son: puntos de
calor actuales, división estatal y municipal, cabeceras municipales, carreteras
principales, vegetación y uso del suelo, imagen o imágenes correspondiente (del
día), mosaico de imágenes Landsat.
CONAFOR.- Se presenta el reporte semanal de resultados de incendios forestales elaborado por la Gerencia de Protección Contra Incendios Forestales de la Comisión Nacional Forestal.
Próximas imágenes.- Se presenta el horario y área a cubrir de las siguientes 15 de imágenes MODIS por recibir, conforme a la agenda del sistema de recepción de imágenes ubicada en las instalaciones de la Conabio.
Agradecimientos.- Contiene citadas a las instituciones que han colaborado en la conformación del sistema de alerta temprana, desde el primer estudio que se realizó en 1998 a la fecha.
FAQ.- Preguntas más frecuentes (por sus siglas en inglés), en esta sección pueden encontrarse la respuesta a algunas interrogantes sobre el programa.
Para los puntos de calor en la región de la frontera con los
Estados Unidos consulte la página http://activefiremaps.fs.fed.us del Centro de Percepción Remota
del Servicio Forestal de los Estados Unidos (USDA-FS) o bien el sistema de
información sobre incendios FIRMS http://maps.geog.umd.edu/firms
Servicio Meteorológico Nacional http://smn.cna.gob.mx/monitoreo/incendios/incendios.html
Sistema de monitoreo y visualización regional http://www.servir.net/en/Incendios_HMS_NOAA
Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales de Brasil http://sigma.cptec.inpe.br/queimadas/
Después de diez años de trabajo el programa de puntos de calor ha
evolucionado para convertirse a un sistema de alerta temprana de incendios
forestales que tiene como objetivo:
Contar con un sistema
de alerta temprana, monitoreo e impacto de los incendios forestales, mediante
información satelital e información geográfica, que contribuya en la prevención
y combate de incendios forestales para la conservación de la biodiversidad y la
salvaguarda de la vida humana.
El sistema se conforma de tres componentes
principales: alerta, monitoreo e impacto, que corresponden a la fases de
atención de emergencias: antes, durante y después.
Actualmente se compone de un índice de
propagación considerando exclusivamente el vigor de la vegetación y una vez que
se presenté un punto de calor.
El índice se calcula al comparar el comportamiento
medio del índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI por sus siglas
en inglés) que considera el verdor, densidad y humedad de la vegetación, de 7 años y el NDVI de los
últimos 10 días. Se trata de identificar anomalías negativas en el
comportamiento de la última década de días con respecto al comportamiento
histórico.
La información se obtiene de las imágenes de
satélite MODIS, (para mayor detalle ver el artículo Índice
de propagación publicado
en el boletín Biodiversitas (no.65 Marzo 2006).
Actualmente se pretende desarrollar
un índice de peligro con la implementación de un modelo de humedad de
combustible seco. El modelo toma productos de Tropical
Rainfall Monitoring Misión (TRMM) y productos MODIS para
producir mapas regionales de precipitación, temperatura de la superficie y
humedad relativa del aire. El modelo usa la ecuación de los modelos de peligro
de incendio del Servicio Forestal de Estados Unidos, para estimar el flujo de
la humedad en y fuera de la materia muerta sobre el suelo
forestal.
Este modelo proporciona una estimación del contenido de humedad del material
que se quema. Posteriormente
se incluirá un modelo de combustible vivo.
Finalmente se incorporará un mapa de frecuencia de puntos de calor basado
en el intervalo y periodo de los puntos de calor, utilizando los puntos
detectados desde el año 2000.
Conformado principalmente por la detección de
los puntos de calor, trabajo que se ha realizado desde el año 1999 con
diferentes tipos de imágenes de satélite.
Con las imágenes de satélite AVHRR (Advanced Very High
Resolution Radiometer) es utilizado
algoritmo contextual diseñado por Flasse y Ceccato (1996) adecuado para
las condiciones de México.
En el
caso de las imágenes MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) se
utiliza el algoritmo MOD14
Modis fire products desarrollado por la Universidad de Maryland.
El resultado de la aplicación de los
algoritmos son las coordenadas geográficas del centro del píxel que fue
definido como punto de calor, esta información pasa por el proceso de
caracterización del sitio con dos finalidades: localización del sitio (información
de coordenadas geográficas, división política) y para priorización al usar
información de uso del suelo y vegetación, Áreas Naturales Protegidas (ANP), en
este caso de identifica si el punto de calor se ubica dentro de una ANP se
indica el nombre, si se ubica dentro de un área de influencia de 5 km, se
indica cerca de una ANP, y a partir de 2009 se indica cerca y el nombre de que
ANP correspondiente.
Adicionalmente a la detección de puntos de
calor consistirá en establecer un sistema piloto para recibir la información de
la detección de puntos de calor (fuegos) en el campo, en casi–tiempo real, con
la posibilidad de un mapeo móvil con
información digital auxiliar (mapas de uso de suelo, modelo digital terreno,
vías de comunicación, entre otros).
Considera
la evaluación de los impactos de los incendios forestales en la
vegetación, consiste en la identificación de las
áreas quemadas utilizando imágenes de satélite MODIS.
Se tienen como antecedente el proyecto de Áreas quemadas de
Latinoamérica 2004, el cual se realizó como una actividad del GOFC-Fire RedLatif.
Las áreas quemadas se publicarán en mapas mostrando las áreas afectadas
y se caracterizará el sitio afectado con cartografía auxiliar. Se espera
obtener un indicador de cambios.
Comisión Nacional Forestal, CONAFOR (2006) Los Incendios forestales
en México 2005. Edit. Comisión Nacional Forestal. México D.F.
Flasse, P. and
Ceccato, P. (1996) “A contextual algorithm for AVHRR fire detection” en International Journal
Remote Sensing. Vol. 17, no. 2, pp. 419 - 424
Giglio,
L.; Descloitres, J.; Justice, C,;
Kaufman, Y. (2003) “An enhanced contextual fire detection algorithm for MODIS”
en Remote Sensing of Environment. No. 87. pp. 273 – 282.