Modelo Digital de Superficies normalizado de Vegetación

Si hace pocos meses hablamos del Modelo Digital de Superficies normalizado de Edificaciones, ahora le llega el turno al Modelo Digital de Superficies normalizado de Vegetación (MDSnV2,5) correspondiente a los vuelos de la primera cobertura del proyecto PNOA-LiDAR, y con un paso de malla de 2,5 metros. A diferencia de los tradicionales MDT y MDS en los que se almacenan altitudes ortométricas, en este producto se rasterizan las alturas relativas al suelo (considerando el suelo aquellos puntos de la nube clasificados como clase 2) de las clases que contienen información relativa a la vegetación (clases 3, 4 y 5) de los archivos LAS correspondientes a la primera cobertura del proyecto PNOA-LiDAR. El producto se ofrece en formato ASCII matriz ESRI (.asc).

Publicados en el SGR ETRS89 en la Península y en las Islas Baleares, y REGCAN95 en las Islas Canarias (ambos sistemas compatibles con WGS84) y en proyección UTM (en el huso correspondiente), la unidad de descarga son las hojas del MTN50 (a excepción de las hojas de Ceuta, Melilla e Isla de Alborán (1110, 1111, 1078B)).

Son necesarios para conocer las alturas de la vegetación y las masas forestales respecto del suelo y para tener un modelo digital de elevaciones normalizadas homogéneo y preciso para todo el territorio español. De utilidad, por ejemplo, para estudios en los que se requieran las altitudes de la vegetación, para analizar la evolución de las masas forestales, estudio de impacto de incendios forestales o el análisis de zonas verdes en entornos urbanos. 

La descarga puede hacerse a través de la agrupación Modelos Digitales de Elevaciones y se acompaña de información auxiliar con conversor entre formatos ASC y XYZ, descripción del formato ASC y archivo Excel con fechas y resoluciones de cada hoja MTN50 del producto. Abrimos en QGIS una hoja para mostrar su contenido, concretamente la hoja 105 del MTN50 cuyo archivo descargado lleva por nombre NDSM-Vegetacion-ETRS89-H30-0105-COB1.asc

El tamaño del ASC de esta hoja 105 son 376 megas.

Como hemos contado el ráster muestra información solamente en aquellas zonas que los puntos LIDAR clasifican como vegetación, quedando el resto en blanco. A partir de aquí podemos interactuar con el archivo como con cualquier otro modelo de relieve, teniendo siempre en cuenta que las alturas que nos ofrece cada pixel son las relativas al suelo, nunca las absolutas.

Obviamente suponemos que estos datos no presentan una exactitud impecable ni exenta de errores en todos los casos. Por ejemplo, en nuestra hoja de prueba para este artículo, estamos casi seguros que no existe ningún punto de vegetación con una altura de 100 metros respecto al suelo, tal como nos "canta" el archivo. Igualmente ciertos puntos del ráster arrojan una altitud negativa.

Comparativa sobre ortofoto de las zonas captadas como vegetación por la nube de puntos.

Pero en su conjunto se trata de un gran producto normalizado, de extensión nacional y de enorme validez y utilidad. Y es que las opciones de generar productos derivados de la información obtenida en un vuelo LIDAR multiplican las posibilidades de generar estudios geográficos en muy diversos ámbitos. Y lo mejor: al alcance de todos. Gracias de nuevo al IGN por hacerlo posible.

Servicio ATOM del FEGA de descarga del SIGPAC Nacional, con datos de cultivos.

Es posible que los términos sobre los que trata este artículo necesiten una breve explicación introductoria, así que, tirando de las propias web oficiales, vamos con ello.

¿Qué es el SIGPAC?

El Sistema de Información Geográfica de Parcelas Agrícolas (SIGPAC) permite identificar geográficamente las parcelas declaradas por los agricultores y ganaderos, en cualquier régimen de ayudas relacionado con la superficie cultivada o aprovechada por el ganado.

Concebido inicialmente con el propósito de facilitar a los agricultores la presentación de solicitudes, con soporte gráfico, así como para facilitar los controles administrativos y sobre el terreno, el SIGPAC se ha convertido en una herramienta de enorme utilidad en campos diferentes del agrario (geología, infraestructuras, urbanismo...), lo que obedece a su concepción y desarrollo, en el que se hace uso continuo y permanente de las tecnologías más avanzadas en información geográfica automatizada.

¿Qué es el FEGA?

El Fondo Español de Garantía Agraria es el organismo autónomo adscrito al Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación que tiene como misión principal hacer que los fondos europeos asignados a España se apliquen estrictamente a lograr dichos objetivos.

Con fecha 20 de diciembre de 2014 se ha publicado el Real Decreto 1077/2014, de 19 de diciembre, por el que se regula el sistema de información geográfica de parcelas agrícolas, que atribuye al FEGA el carácter de autoridad competente, a nivel nacional, al estar facultado para la coordinación de los controles a realizar en el ámbito del sistema de gestión y control de las ayudas, así como para llevar a cabo el seguimiento de las actuaciones que, en esta materia, realicen las Comunidades Autónomas, con objeto de garantizar la aplicación armonizada en el territorio nacional de la reglamentación comunitaria

¿Qué es un servicio ATOM?

Es un formato de redifusión web de contenido y metadatos basado en XML. La redifusión web permite publicar información desde una fuente web que luego se podrá consultar, para determinar y obtener la información publicada, así como suscribir, para conocer sus actualizaciones posteriores. Existen otros formatos de redifusión web como RSS. Sin embargo, ATOM es el indicado por la directiva INSPIRE de la UE para los servicios de descargas.

Siendo ATOM un formato de uso en la web, dicho cliente solía estar integrado en los navegadores web, de los que MS Internet Explorer 11 sigue siendo un caso aún vigente. Sin embargo, los navegadores actuales, como Chrome, Edge, Firefox o Safari, ya no lo incorporan, por lo que se requiere la instalación de una extensión que añada esa funcionalidad al navegador.

Por lo tanto, dicho lo anterior y resumiendo, hablamos en este artículo de conseguir los archivos vectoriales del SIGPAC a nivel nacional desde el servicio de descargas ATOM proporcionado por el FEGA.

La puerta de entrada al servicio ATOM es https://www.fega.es/orig/

Web principal en la que tenemos un enlace "¿Cómo funciona este servicio?" muy recomendable que nos explica cómo instalar extensiones para ATOM en otros navegadores, una guía completa con las especificaciones del formato o el texto del Acuerdo de distribución del FEGA.

Nosotros hemos usado Internet Explorer por los motivos que se han citado más arriba, y una vez aceptadas las condiciones, este es el aspecto de la página con los enlaces ATOM.

Junto a los enlaces de descarga para todas las provincias se proporcionan las imprescindibles Tablas de códigos usadas por los datos SIGPAC.

Las tablas con los códigos contienen un lote de archivos CSV de texto que nos serán de gran utilidad para establecer las diferentes relaciones especiales entre las geometrías y los datos mediante uniones.

Ejemplo del contenido de la tabla con los códigos de uso de suelo SIGPAC.

Tras ubicarnos en la provincia de nuestro interés, el enlace nos adentra en una nueva página con los datos desglosados por sus municipios. Nos situamos por ejemplo sobre el de Boca de Huérgano (24021), perteneciente a la provincia de León (24).

La descarga principal consiste en un archivo único en formato GeoPackage cuya nomenclatura -24021_20210104.zip- es el código INE del municipio seguido de la fecha de actualización de los archivos. Abramos el archivo en QGIS para ver su contenido.

El archivo GPKG nos da la opción de cargar alguno o todos los elementos de SIGPAC, tablas de códigos ya incluidas, que deberíamos cargar de forma individual si utilizamos los archivos en formato Shapefile.

A partir de aquí es sencillo unir las geometrías con sus respectivas tablas de códigos para enriquecer las tablas de atributos con descripciones o nuevos campos que nos permitan por ejemplo una rápida categorización de las parcelas por su uso...

... o consultas espaciales más complejas a través de la calculadora de campos:

Selección (en amarillo) mediante expresión de las parcelas compuestas por pasto con arbolado con una pendiente media mayor de 40% y una superficie mayor a 500 metros cuadrados.

En definitiva, las posibilidades de combinación de la información en estos grandes productos geográficos son innumerables, y el partido que se puede sacar a un buen conocimiento de los datos es inmenso. En este sentido una concienzuda lectura del documento PDF describiendo la estructura de las geometrías y de las tablas de atributos se antoja imprescindible. Y los conocimientos sobre expresiones para extraer datos cruzados en un SIG muy recomendables. Saludos.

Ortofotos históricas PNOA 10

Si en nuestro anterior artículo sobre las ortofotos expeditas acabábamos anunciando una nueva capa en el servicio WMS de ortofotos históricas con el nombre PNOA10, pocos días después se nos anuncia la disponibilidad de este producto en su formato físico para descarga.

Se trata de mosaicos de ortofotos de diferentes años de vuelos realizados por diversos organismos de Administraciones Públicas a 0,10 m de resolución de píxel, en el formato COG (Cloud Optimized GeoTIFF) del que ya hablamos a cuenta de los mosaicos Landsat. Las imágenes se sirven en cortes de hoja 1:2.000 (subdivisión de cada MTN50 en 20 x 20 hojas) o en cortes de superficies de 1x1 km de extensión. Por el momento se dispone de imágenes de Galicia, Castilla-La Mancha, Islas Baleares y Madrid, pero se irán incorporando nuevas zonas.

La información auxiliar del producto nos proporciona los vectores con las zonas, fechas y resoluciones de las imágenes disponibles a fecha de este artículo.

Este producto tiene como objetivo la recopilación de ortofotografías aéreas digitales producidas por diversas Administraciones Públicas, realizadas en zonas de interés (básicamente núcleos de población y zonas de costa), para ponerlas a disposición de los usuarios. Se realiza un vuelo fotogramétrico único y un tratamiento riguroso de los datos cumpliendo con unas especificaciones técnicas consensuadas entre todas las Administraciones Públicas productoras. Este planteamiento es acorde con el espíritu de la Directiva Inspire para el establecimiento de una Infraestructura de datos geográficos en Europa, que persigue que el nivel de detalle máximo de la información geográfica se capture una sola vez y que se comparta abiertamente entre los distintos agentes sociales que tengan necesidad de la misma. Los recubrimientos de las ortoimágenes forman parte de los "datos básicos de referencia" recogidos en dicha Directiva.

La colección PNOA 10 histórico se estrena con un total de 3840 imágenes.
El buscador nos permite discriminarlas por año de vuelo.

Así por ejemplo, para el entorno de la ortofoto de Toledo del vuelo de octubre 2007, se nos sitúa en el marco de su hoja MTN50 (gris) la zona cubierta por las ortofotos PNOA 10 (naranja), compuesta en este caso por los 39 archivos COG correspondientes.

Recordamos que los archivos COG son a efectos de visualización un archivo formato TIF, por lo que programas habituales para nosotros como Global Mapper o QGIS los abren sin ningún problema. Sus tamaños son muy heterogéneos dependiendo del corte de imagen aplicado y podemos encontrar imágenes en rangos de 10 hasta 200 megas. La calidad de imagen es también variopinta.

Calidad y resolución de la ortofoto PNOA10 2018 visionada a pixel real (izquierda) frente a la ortofoto máxima actualidad 25 cms 2017 (derecha) en la ciudad de Lugo.

Comentar por último como dijimos al comienzo la posibilidad de acceder a estas imágenes PNOA10 a través de sus respectivas capas del servicio WMS de ortofotos históricas y PNOA anual (que no parece ir muy fino últimamente, dicho sea de paso...).

En definitiva un nuevo producto disponible en esta escalada de novedades en la que está inmerso nuestro IGN este comienzo de año 2021. Enhorabuena una vez más por el trabajo y el acercamiento de todos estos interesantes productos al público general.

Ortofotos expeditas PNOA

El Instituto Geográfico Nacional sigue su intensa actividad e inaugura en su Centro de Descargas un nuevo producto bajo la categoría de Fotos e imágenes aéreas: ortofotos expeditas PNOA. ¿Qué es y en qué consiste?

Se trata de un nuevo producto basado en imágenes ortorrectificadas con los datos de la orientación directa del vuelo proporcionados por el sistema GNSS/IMU-INS. Sobre estas ortofotos no se han realizado cálculos procedentes de aerotriangulación ni se han aplicado ajustes radiométricos; la precisión es inferior a las ortos definitivas pero tienen la ventaja de que se dispone de un producto temporal en un periodo de tiempo muy corto, válido para muchas aplicaciones (expedita es adj. 'pronto a obrar' según RAE y también 'desembarazado, libre de todo estorbo').

Son pues mosaicos de ortofotos expeditas en formato ECW, generados a partir de los vuelos PNOA realizados en 2020. Estas ortofotos se eliminan una vez que están publicados los mosaicos de máxima actualidad, los cuales incorporan la misma imagen pero con los ajustes radiométricos y los cálculos de aerotriangulación que aportan mayor precisión (según el propio IGN los valores de RMS que se han obtenido en comprobaciones realizadas con puntos de control ha sido inferiores a 4xGSD -en la ortofoto rigurosa este valor es de 2xGSD-). La imagen resultante es rectangular, pudiendo observarse en los casos de hojas de zonas de borde, que no se completa con ortoimagen la totalidad de dicho rectángulo por no existir en la zona colindante vuelo del mismo año.

Ejemplo de corte de imagen al alcanzar el rectángulo la zona de fin de vuelo del producto (hoja 80 de MTN50). En las ortofotos PNOA de máxima actualidad en cambio, el rectángulo de imagen siempre esta relleno aunque sea con vuelos diferentes.

El tamaño de píxel y la fecha de toma de las fotografías se encuentran en la información vectorial auxiliar con la que podemos elaborar el siguiente mapa que también nos muestra el área cubierta por el vuelo 2020.

Todos los ficheros se nombran siguiendo una misma norma de nomenclatura que describa el producto, de acuerdo a la siguiente estructura: [Proyecto]_[Tipo de mosaico]_[Año de vuelo]_[Producto]_[Sistema de referencia]_[huso de proyección UTM]_[Corte de hoja]_[Número de hoja]. Así por ejemplo el archivo de la hoja 80 antes mencionada lleva por nombre:

PNOA_ANUAL_2020_OF-Exp_ETRS89_HU30_h50_0080.ecw

Entre los 389 archivos que forman este vuelo expedito 2020 los hay de muy diferente pelaje en cuanto a tamaño, fruto básicamente de las diferentes resoluciones. Este ejemplo de las hojas vecinas 81 y 106 es claro:

Comparativa de detalle en hoja 81 entre la ortofoto expedita 2020 y la ortofoto MA 2017.

La precisión de estas ortofotos parece desde luego más que suficiente para la mayoría de los posibles usos, constituyendo una gran ventaja la más rápida disponibilidad de las imágenes como se ha comentado. No sabemos el tiempo que transcurrirá entre la publicación de estas ortofotos expeditas y la definitiva publicación de sus correspondientes ortofotos máxima actualidad (y por tanto la eliminación de las primeras).

A modo de curiosidad, ¿a qué se deberán los huecos que hay en algunas zonas del vuelo como en esta hoja 373?
¿Errores en el vuelo? ¿En el proceso o recogida de datos? ¿Zonas excluidas?

Por otro lado este nuevo producto puede utilizarse también en su versión online a través del servicio de visualización WMS de ortofotos históricas del que ya hemos hablado en varias ocasiones en el blog. Para ello se ha añadido una nueva capa al servicio de nombre OrtoimagenExpedita.

Otra nueva capa, PNOA10, ha sido añadida también al servicio. Permite visualizar vuelos que se han realizado con una alta resolución (10 cm) en áreas concretas, generalmente sobre entidades población importantes o zonas del litoral. Por ahora, la capa contiene vuelos sobre algunas ciudades de las Comunidades Autónomas de Galicia, Castilla-La Mancha, Comunidad de Madrid e Illes Balears. Próximamente se incorporarán ciudades de otras Comunidades Autónomas.

Capa PNOA10 con las zonas con presencia de ortofoto alta resolución.

Modelo Digital de Superficies normalizado de Edificaciones

El Instituto Geográfico Nacional (IGN) continúa publicando nuevos productos a buen ritmo, a cual más interesante. Hoy hablamos del Modelo Digital de Superficies normalizado de Edificaciones (MDSn2,5). ¿Qué es esto?

A diferencia de otros modelos digitales de elevaciones en los que se almacenan altitudes ortométricas, en este producto se rasterizan las alturas relativas al suelo de la clase edificación (clase 6) de los archivos LAS correspondientes a la primera cobertura del proyecto PNOA-LiDAR con un paso de malla de 2,5 metros.

Publicados en el SGR ETRS89 en la Península y en las Islas Baleares, y REGCAN95 en las Islas Canarias (ambos sistemas compatibles con WGS84) y en proyección UTM (en el huso correspondiente).

La unidad de descarga son las hojas MTN50 (a excepción de las hojas de Ceuta, Melilla e Isla de Alborán (1110, 1111, 1078B)) y el formato ASC (ASCII matriz ESRI).

Estos archivos, necesarios para conocer las alturas de las edificaciones respecto del suelo y para tener un modelo digital de elevaciones normalizadas homogéneo y preciso para todo el territorio español, pueden tener diversas aplicaciones entre las que destacan estudios en los que se requieran las altitudes de edificaciones, para determinación de obstáculos en las rutas de aproximación de los aeropuertos, para análisis y estudios de cuencas visuales e instalación de antenas de comunicación, etc... La descarga puede hacerse a través de la agrupación Modelos Digitales de Elevaciones.

Tras la introducción con los datos y definiciones básicas, nada mejor que ojear el archivo en QGIS. Usamos para ello una hoja MTN50 eminentemente urbana que tenga una buena cantidad de edificaciones, la 559.

Archivo NDSM-Edificacion-ETRS89-H30-0559-COB1.asc abierto en QGIS.

El ráster nos muestra solamente información en aquellas zonas en las que el archivo LIDAR clasificaba como edificación, quedando el resto en blanco y dándonos para esta hoja un rango de alturas en los edificios de 0,1 a 114,9 metros. Hacemos zoom y aplicamos una rampa de color topográfica con seis clases e intervalos iguales en la zona de Castellana para una visión más clara de las medidas.

Duplicamos la capa para hacerle hillshade y darle con ese sombreado sensación 3D a los edificios.

Ejemplo de análisis de visibilidad desde un punto dado.

Vista 3D con ortofoto PNOA superpuesta.

Imaginamos que la intención del IGN será actualizar este producto con relativa frecuencia dada la fuerte temporalidad en la vigencia de estos datos (construcciones que desaparecen y construcciones que se crean), lo que podría convertirlo en bastante desfasado -sobre todo en zonas urbanas- de hacerse solamente a partir de cada cobertura LIDAR completa.

La propia información auxiliar que se ofrece con las fechas de los datos de cada hoja....

... hacen sospechar que muchas de esas edificaciones ya no serán las que eran y otras muchas nuevas no aparecerán. Seis, ocho, diez años... es mucho tiempo en el inventario de edificaciones de cualquier gran área urbana (no tanto probablemente en entorno rural).

Ejemplo de MDSn 2,5 en zona de pequeños núcleos rurales.