Evaluación del desempeño de la teledetección para estimar niveles de Clorofila-a: estudio de caso en la laguna de Tota usando recursos de acceso libre

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Resumen

The Sentinel mission, developed by the European Space Agency (ESA), consists of a series of satellites designed to collect vast amounts of data, which are then transformed into images and information used in the European Commission's Copernicus program. This document proposes a methodology to determine chlorophyll-a levels using satellite images obtained from Sentinel-2, processed with the SNAP software, also developed by the ESA. The selected study area is Laguna de Tota, located in the department of Boyacá, Colombia, a region of interest due to environmental issues associated with onion crops along its shores, where poor environmental management has been identified. The results were obtained through the application of various algorithms, including CR2CC within the SNAP software. However, when these results were compared with in-situ samples, a lack of correlation was observed, prompting further analysis that considered temporal factors, the specific characteristics of water bodies, among other variables. After processing with eight different algorithms, it was concluded that none of the models corresponded or closely matched the actual field-measured values, as these models are empirical and directly influenced by the physical characteristics of each water body. Finally, a model was developed using linear regression, combining field data with the digital levels of the 13 satellite bands. This model proved to be significantly reliable both globally and individually, with a confidence level of 89%.

Descripción

La misión Sentinel, desarrollada por la Agencia Espacial Europea (ESA), consiste en un conjunto de satélites diseñados para recolectar vastas cantidades de información, que luego se transforman en datos e imágenes utilizados en el programa Copernicus de la Comisión Europea. Este documento propone una metodología para determinar el nivel de clorofila-a a partir de imágenes satelitales obtenidas por el satélite Sentinel-2, procesadas con el software SNAP, también desarrollado por la ESA. El área de estudio seleccionada es la Laguna de Tota, ubicada en el departamento de Boyacá, Colombia, una región de interés debido a la problemática ambiental vinculada a los cultivos de cebolla en sus márgenes, donde se ha identificado una gestión ambiental inadecuada. Los resultados se obtuvieron mediante la aplicación de diversos algoritmos, incluido el CR2CC del software SNAP. Sin embargo, al compararlos con las muestras tomadas in situ, se evidenció una falta de coincidencia, lo que motivó la realización de análisis adicionales que consideraron la temporalidad, las características específicas de los cuerpos de agua, entre otros factores. Tras el procesamiento con ocho algoritmos diferentes, se concluyó que ninguno de los modelos generados correspondía o se aproximaba a los valores reales medidos en campo, ya que estos modelos son empíricos y dependen directamente de las características físicas de cada cuerpo de agua. Finalmente, se desarrolló un modelo utilizando regresión lineal, combinando los datos de campo con los niveles digitales de las 13 bandas del satélite. Este modelo resultó ser significativamente fiable tanto global como individualmente, con un nivel de confianza del 89%.

Palabras clave

Clorofila-a, Agencia Espacial Europea (ESA), Calidad de agua, Laguna de Tota, Imágenes satelitales, Programa Copernicus, Gestión ambiental, Muestras in-situ

Materias

Ingeniería Catastral y Geodesia - Tesis y disertaciones académicas

Citación