Aplicación de la función variograma al análisis de cambios espacio-temporales en imágenes Landsat TM

M. Chica-Olmo, J.P. Ruiz-Castellano y J.P. Rigol-Sánchez

RESUMEN

En este trabajo se presenta una metodología geoestadística basada en el análisis variográfico aplicado al estudio de cambios espacio-temporales en imágenes Landsat TM. El método utiliza la función variograma pseudo-cruzado para cuantificar las diferencias (cambios) espaciales de los valores digitales de las dos imágenes comparadas. La metodología consta de una etapa inicial de corrección geométrica y radiométrica de las imágenes, a efectos de facilitar el análisis comparativo posterior de las mismas. A partir de estas imágenes, se calcula la función variograma pseudocruzado en un contexto de vecindad local, aplicando según el caso de estudio distintos tamaños de ventana, 3x3, 5x5 píxeles, etc. De esta forma, para cada pareja de bandas espectrales comparadas o de sus transformadas (componentes principales, NDVI) se obtiene una imagen de co-textura que refleja los cambios ocurridos en el área de estudio. En el texto se recogen tanto los aspectos metodológicos como su aplicación a un sector piloto localizado al noroeste de la ciudad de Granada, para el que se disponen de un conjunto de imágenes Landsat TM. Esta región es particularmente interesante por presentar un gran dinamismo en los cambios de uso del suelo, particularmente ligado a la expansión del suelo urbano a costa del uso tradicional agrícola.

PALABRAS CLAVE: teledetección, geoestadística, detección de cambios, co-textura, variograma pseudo-cruzado.

ABSTRACT

In this paper we are presenting a geostatistical methodology, based on variographical analysis, for studying spatio-temporal changes in Landsat TM imagery. The method uses the pseudo-cross variogram as a statistical function for quantifying the spatial changes in the digital values of two different images. The first step of the method is a geometrical correction and a radiometric calibration of the images in order that they can be directly compared. From the corrected and calibrated images, a pseudocross variogram is calculated by using a moving window with variable width (3x3, 5x5 pixels, etc). In this way, for each pair of images (or derived images as PCA components, NDVI, etc.) one obtains an image of co-texture which describes the changes in the study area represented by the images. The method is outlined in the paper together with an example of application using Landsat TM images from a study area located in the northwest of the city of Granada ( Spain ). The study area is very dynamical with respect to land use given to the fact of the expansion of urban development in the countryside.

KEY WORDS: remote sensing, geostatistics, change detection, co-texture, pseudo-cross variogram.

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