Nuevo satélite Sentinel-2C de Copernicus

El Programa Copernicus, liderado por la Unión Europea en colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA), amplía su capacidad de observación de la Tierra con el lanzamiento del nuevo satélite Sentinel-2C.

El pasado 5 de septiembre, Sentinel-2C, que sustituirá paulatinamente en sus funciones al Sentinel-2A, lanzado en 2015, partió desde el puerto espacial europeo de Kurú (Guayana francesa), a bordo de un cohete Vega que lo situó en su órbita, a unos 780 kilómetros de la Tierra.

Este nuevo satélite forma parte de la constelación de satélites Sentinel, integrada en el programa Copernicus, cuyo objetivo es observar nuestro planeta y dar información precisa y actualizada para mejorar la gestión del medio ambiente, comprender y mitigar los efectos del cambio climático y garantizar la seguridad ciudadana.

Características y objetivos principales:

1. Imágenes multiespectrales: Sentinel-2C está equipado con un instrumento multiespectral (MSI) que captura imágenes en 13 bandas espectrales, que van desde el espectro visible (luz que el ojo humano puede ver) hasta el infrarrojo. Esto permite una gran variedad de aplicaciones en la gestión de tierras, vegetación, agua, y para el monitoreo de desastres naturales.

2. Alta resolución: Las imágenes de Sentinel-2C tienen una resolución de hasta 10 metros en algunas bandas, lo que permite un seguimiento detallado de los cambios en la superficie terrestre, como la expansión urbana, la deforestación, o el estado de los cultivos agrícolas.

3. Cobertura global y rápida: Gracias a la constelación de satélites (Sentinel-2A, 2B, y ahora 2C), el sistema puede observar cualquier lugar de la Tierra cada 5 días. Esto permite un monitoreo frecuente y actualizado.

4. Aplicaciones agrícolas: Uno de los usos más importantes del Sentinel-2C es en la agricultura, donde las imágenes multiespectrales se utilizan para evaluar la salud de los cultivos, la productividad y la gestión del riego. También ayuda a identificar plagas o deficiencias de nutrientes en las plantas.

5. Monitoreo ambiental: Sentinel-2C se utiliza para el monitoreo ambiental, incluidos bosques, cuerpos de agua, y áreas costeras. También es fundamental en la vigilancia del cambio climático, dado que su capacidad para observar grandes áreas en detalle ayuda a analizar los efectos del cambio climático en los ecosistemas y la biodiversidad.

6. Apoyo en la respuesta a desastres: La alta frecuencia de revisita del Sentinel-2C lo convierte en una herramienta esencial para la evaluación de daños en caso de desastres naturales, como inundaciones, incendios forestales o terremotos.

La misión Copernicus Sentinel-2, en la que se integra Sentinel-2C, se basa en una constelación de dos satélites idénticos que vuelan en la misma órbita pero separados 180°: el Sentinel-2A, que será reemplazado después de un breve periodo de observaciones en paralelo, y el Sentinel-2B. Juntos, cubren toda la superficie terrestre y las aguas costeras de la Tierra cada cinco días.

El nuevo Sentinel-2C está equipado con una cámara multiespectral de alta resolución, que proporcionará imágenes continuas con resoluciones de 10, 20 y 60 metros y una anchura de barrido única de 290 kilómetros. Sus datos tendrán aplicaciones en agricultura, vigilancia de la calidad del agua, gestión de catástrofes naturales (incendios forestales, volcanes, inundaciones) y en la detección de emisiones de metano.

Cámara Multiepectral  [Creditos: Airbus Defence and Space]

Este lanzamiento refuerza el compromiso de Europa con la monitorización ambiental y la sostenibilidad. La integración de los datos de este nuevo satélite con los ya existentes permitirá una visión más detallada y global del estado del planeta, lo que es crucial en tiempos de creciente preocupación por las crisis ambientales globales. El lanzamiento del Sentinel-2C es clave para garantizar la continuidad del flujo de datos y la mejora en la capacidad de observación global. Contribuye a evitar huecos en la cobertura debido a fallos o desactivaciones de los satélites predecesores, lo que asegura que el programa Copernicus siga proporcionando datos cruciales para la toma de decisiones ambientales, económicas y de seguridad.

Visto parcialmente en Blog IDEE.

Caso práctico QGIS: emergencias Copernicus.

Alguna vez hemos mencionado ya el programa europeo Copernicus de observación de la Tierra, un fundamental proyecto que abarca innumerables campos y utilidades. Una de sus aplicaciones es conocida como Copernicus EMS (Emergency Management Service) que podemos traducir por Servicio de Gestión de Emergencias, y que proporciona a todos los actores involucrados en la gestión de desastres naturales (incendios, inundaciones, terremotos, etc...), situaciones de emergencia provocadas por el hombre y crisis humanitarias, información geoespacial oportuna y precisa derivada de la detección remota por satélite y completada in situ o con fuentes de datos abiertas.

Uno de sus componentes es Copernicus EMS - Mapping, que con cobertura mundial proporciona a los actores mencionados (principalmente Autoridades de Protección Civil y Agencias de Ayuda Humanitaria) mapas basados ​​en imágenes satelitales. El servicio ha estado en pleno funcionamiento desde el 1 de abril de 2012 y está implementado por el Centro Común de Investigación de la Comisión Europea (JRC).

Página principal de Copernicus EMS - Mapping

Copernicus EMS - Mapping puede soportar todas las fases del ciclo de manejo de emergencias: preparación, prevención, reducción de riesgos de desastres, respuesta de emergencia y recuperación. Los productos generados por el servicio se pueden utilizar tal como se suministran (por ejemplo, como salidas de mapas digitales o impresas). También pueden combinarse con otras fuentes de datos (por ejemplo, como conjuntos digitales en un Sistema de Información Geográfica) para apoyar el análisis geoespacial y los procesos de toma de decisiones de los administradores de emergencias. Mapas digitales y fuente de datos para softwares SIG: imposible despertar más interés para Cartografía Digital.

Dejando el resto de detalles informativos y técnicos para su web, de la que dejamos numerosos enlaces en la introducción anterior, y como siempre intentamos en el blog, nos centramos en lo práctico, trabajando en este caso con los datos del reciente incendio en la Sierra de Gádor (Almería). En su portada, muy visible y accesible, disponemos de un mapa y un listado de las emergencias activas desde el que es muy sencillo localizar bajo diversos criterios la emergencia de interés y acceder a su página.

Una vez en la página del evento concreto, se nos presentan dos zonas muy diferenciadas. En la parte superior disponemos de toda la información general (tipo de evento, localización, fecha y hora de activación, breve resumen...) y mapas generales de localización y extensión de la emergencia.

Disponemos del Activation Extent Map en formato JPG, KMZ para Google Earth o en webmap.

Vista en Google Earth del enlace KMZ al Activation Extent Map

La parte inferior de la página del evento contiene los datos disponibles. Y estos constan de un mapa detallado de la emergencia (PDF y JPEG) y un paquete de vectores para descarga en ZIP.

Mapa JPEG detallado en alta calidad (A1 200 dpi) del evento. La versión PDF es en realidad un magnífico GeoPDF con varias capas y que, dependiendo el software, puede cargarse como ráster o vector.

La descarga del paquete vectorial ZIP contiene, en tres formatos (JSON, KMZ y SHP) los siguientes archivos:

Los abrimos todos en QGIS 3.4.6 para explicar su contenido, en este ejemplo con los SHP. Hay tres primeros vectores que contienen áreas delimitadoras del evento como la extensión de impresión (imageFootprint), el área de interés (areaOfInterest) y la zona analizada (observedEvent).

Otros cuatro vectores nos muestran elementos importantes para el estudio de la emergencia como los elementos de hidrografía (hydrography), la red de transporte (transportation), edificaciones (builtUp) y otras instalaciones relevantes, en este caso unos aerogeneradores (facilities).

Por último el fichero más importante, denominado naturalLandUse, contiene los polígonos valorados según su clasificación de suelo y el nivel de daño observado. Un vistazo a su tabla de atributos será más clarificador:

Como atributos relevantes la columna obj_type nos muestra la clasificación del suelo en grandes grupos temáticos (amarillo), la columna info una clasificación más detallada acorde con los códigos Corine Land Cover (verde), y la columna damage_gra (rojo) el grado de daño sufrido por cada polígono.

Categorizando pues mediante el atributo de daño, y por una escala de colores representativa, es muy sencillo obtener una primera vista de la zona afectada diferenciada por niveles de afección.

Y la herramienta Identificar objetos espaciales nos muestra la información completa de cualquiera de los polígonos de la zona:

O casi completa... Porque un atributo con la extensión de cada polígono se nos antoja vital para posteriores análisis de superficies afectadas. Se lo añadimos desde la Calculadora de Campos:

De igual forma podemos usar la función $perimeter para calcular el perímetro de los polígonos o cualquier otra que nos interese, así como combinar o extrapolar aquellas categorías de daño que necesitemos para conseguir los datos oportunos.

Extracción de estadísticas básicas sobre el campo "area" y solamente sobre los polígonos seleccionados (damage_gra=Damaged). 

Incluso exportar la capa a formato Excel para manipular y trabajar allí con los datos de una forma más matemática. Muchas son las posibles formas de usarlos, y muchos los formatos posibles.

Y si nos es suficiente con una visualización más sencilla, sin necesidad de interactuar con más datos o mapas, los datos en formato KMZ para Google Earth son siempre una excelente opción.

En definitiva, un servicio al alcance de todos que nos proporciona importantes datos de estudio para emergencias en tiempo récord. Sin duda de esas aplicaciones que podemos etiquetar de gran interés público y, sobre todo, de enorme potencial para aquellos que más lo necesitan y nos protegen a todos.

Ejemplo de composición rápida con los datos proporcionados por Copernicus EMS sobre fondo LIDAR IGN.

El servicio web de Copernicus para España.

Es indudable la importancia que el programa europeo Copernicus de Observación de la Tierra ha ido adquiriendo estos últimos años, y son muchos los artículos, estudios y conclusiones que demuestran lo mucho que nos ayuda en nuestra vida en innumerables campos.

Hace pocos días se incluían en dicho proyecto los datos correspondientes a España, dando de alta un nuevo servicio WMS que permitía la visualización de sus datos. A su vez, nuestro IGN ha incluido recientemente en su Centro de Descargas dicha información, descargable bajo varias categorías y formatos dentro del grupo Información Geográfica Temática.

Por todo ello creemos que es un buen momento para elaborar un artículo que explique el contenido de todos estos productos y que, al menos de una manera genérica, informe del conjunto de datos que podemos encontrar en toda esta nueva avalancha de información. Para ello usaremos el citado servicio WMS cuya URL es http://servicios.idee.es/wms/copernicus-landservice-spain?

En su listado de capas ya vemos con claridad la concordancia de contenidos entre el servicio web y los productos del Centro de Descargas, así como las dos grandes categorías o grupos que lo forman:

Copernicus Land Monitoring Service. Consta de: 1.- Capas Paneuropeas de Alta Resolución: proporcionan información sobre las características específicas de la cobertura terrestre, y son complementarias de los mapas de cobertura terrestre / uso de la tierra, como en los conjuntos de datos de cobertura terrestre (CLC) de CORINE. Los HRL (High Resolution Layers) se producen a partir de imágenes de satélite. 2.- Componente local: proporciona información específica y más detallada que es complementaria a la información obtenida a través del componente paneuropeo. El componente local se enfoca en diferentes hotspots (áreas que son propensas a desafíos y problemas ambientales específicos). Hay tres componentes locales: Urban Atlas, Riparian Zones y Natura 2000.

1.- Capas Panaeuropeas de Alta Resolución (High Resolution Layers -HRL-)

Forman parte del componente paneuropeo de Copernicus (junto con Corine Land Cover y otros productos derivados). Los HRL se producen a partir de imágenes satelitales a través de una combinación de procesamiento automático y clasificación basada en reglas interactivas. Los temas disponibles (concordantes con sus correspondientes capas en el WMS) son: el nivel de suelo sellado (impermeabilidad), la densidad de la cubierta arbórea y el tipo de bosque, los pastizales, la humedad y el agua. Existe también la temática 'pequeñas características leñosas' (sólo en versión ráster).

Desde la producción del año de referencia 2015, la producción se basa cada vez más en series temporales de imágenes de satélite de varios sensores diferentes, incluida la combinación de datos ópticos y de radar. La fuente principal son los satélites Sentinel (en particular Sentinel-2 y Sentinel-1). Además de los datos de alta resolución (HR), desde 2015 también utilizamos imágenes de muy alta resolución (VHR) para algunos de los productos.

Vamos con las diferentes capas:

1.a) HRL Forest Tree Cover Density 2015.

Muestra el nivel de densidad de la cubierta arbórea en un rango de 0-100%, en resolución espacial de 20 metros y proyección nacional para el año de referencia.

1.b) HRL Forest Dominant Leaf Type 2015.

Muestra información sobre el tipo de hoja dominante: de hoja ancha o de coníferas, en resolución espacial de 20 metros y proyección nacional para el año de referencia.

1.c) HRL Water and Wetness 2015.

El producto combinado Agua y Humedad es un producto temático que muestra la ocurrencia de agua y superficies húmedas durante el período de 2009 a 2015. Esta capa se basa en imágenes satelitales ópticas multitemporales y multiestacionales. Además, esta capa también se basa en información de radar (datos de Sentinel-1) con una resolución geométrica de 10 m sobre una base paneuropea. Se utiliza una multitud de imágenes ópticas y SAR, que cubren una serie de tiempo prolongada de 7 años, cuyo objetivo es capturar la dinámica intraanual en la medida de lo posible dentro de un área determinada y llevar a una imagen compuesta por temporada (cada temporada abarca 3 meses) y año durante el período de observación. Zonas actuales de agua permanente, temporal, húmeda permanente y húmeda temporal.

1.d) HRL Imperviousness Density 2015.

Los productos de impermeabilidad capturan el porcentaje y cambio de sellado del suelo. Las áreas construidas se caracterizan por la sustitución de la cobertura del suelo (semi-) natural original o la superficie del agua por una cubierta artificial, a menudo impermeable. Estas superficies artificiales generalmente se mantienen durante largos períodos de tiempo. La impermeabilidad HRL captura la distribución espacial de las áreas selladas artificialmente, incluido el nivel de sellado del suelo por unidad de área. El nivel de suelo sellado (grado de impermeabilidad 1-100%) se produce mediante una clasificación semiautomática, basada en NDVI calibrado.

1.e) HRL Grassland 2015.

Pastizal de capa primaria derivado del análisis de series de tiempo de datos de OE del año de referencia 2015. Producto binario de pastizales / no pastizales en un tamaño de 20 m píxeles, que se supone que incluye el espectro completo de la intensidad del uso de los pastizales (desde las praderas naturales hasta las manejadas).

2.- Local.

El componente local está coordinado por la Agencia Europea de Medio Ambiente y tiene como objetivo proporcionar información específica y más detallada que sea complementaria a la información obtenida a través del componente paneuropeo. El componente local se enfoca en diferentes puntos calientes , es decir, áreas que son propensas a desafíos y problemas ambientales específicos. Se basará en imágenes de muy alta resolución (2,5 x 2,5 m píxeles) en combinación con otros conjuntos de datos disponibles (imágenes de resolución alta y media) en el área paneuropea.

Sus correspondientes capas en el WMS son:

2.a) Riparian Zones Green Linear Elements 2012.

Subproducto dentro de la categoría de zonas ribereñas (Riparian Zones). Los elementos lineales verdes (GLE) son elementos de paisaje estructural ecológicamente significativos que actúan como importantes vectores de dispersión de la biodiversidad. Los GLE comprenden setos y líneas de árboles y ofrecen una amplia gama de servicios ecosistémicos: están vinculados tanto a la riqueza paisajística como a la fragmentación de hábitats, con un potencial directo de restauración, y contribuyen también a la protección contra peligros. Los elementos lineales verdes forman parte de la Infraestructura Verde y se abordan específicamente en la Estrategia de Biodiversidad 2020 de la UE. El producto GLE proporciona información geoespacial confiable y detallada sobre la ocurrencia y distribución espacial de: Pequeñas características de vegetación lineal, tales como setos, matorrales y filas de árboles con una longitud mínima de 100 m y un ancho de hasta 10 m. Parches aislados de árboles y matorrales con un tamaño entre 500 m² y 0,5 ha.

2.b) Riparian Zones Land Cover/Land Use 2012.

La clasificación de Cobertura del suelo / Uso del suelo (LC / LU) se adapta a las necesidades del monitoreo de la biodiversidad en una zona de amortiguamiento adaptada a lo largo de ríos europeos grandes y medianos (con los niveles de Strahler 3-8 derivados de EU-Hydro). La LC / LU se extrae de los datos satelitales VHR y otros datos disponibles en una zona de amortiguamiento de los ríos seleccionados. Las clases siguen la nomenclatura predefinida sobre la base de la tipología MAES de ecosistemas (Nivel 1 a Nivel 4) y Corine Land Cover, que proporcionan 80 clases temáticas distintas con una Unidad de Mapeo Mínima (MMU) de 0.5 ha y un Ancho de Mapeo Mínimo ( MMW) de 10 m.

2.c) Natura 2K 2012.
Natura 2000 (N2K) es una red de sitios de reproducción y descanso principales para especies raras y amenazadas, así como para algunos tipos de hábitats naturales raros que están protegidos por derecho propio. En 2017, para permitir una armonización de las nomenclaturas aplicadas a los diferentes productos de componentes locales (Zonas ribereñas, N2K y el futuro producto de la zona costera), se realizó una revisión de la nomenclatura que resultó en una reducción de clases. La capa de estado N2K ahora diferencia 55 clases temáticas de LC / LU. Debido a la revisión de la nomenclatura, el conjunto de datos original tuvo que ser recodificado (el conjunto de datos anterior se descontinuó) y el nuevo conjunto de datos, con un área mayor, ofrece actualmente un producto de LC / LU que cubre aproximadamente 300.000 km2. El ejercicio de mapeo continuará hasta mediados de 2019, cuando se pondrá a disposición un conjunto de datos final que cubre aproximadamente 630.000 km2. También se prevé una extensión a otros tipos de hábitat y actualmente se está discutiendo.

2.d) Urban Atlas 2012.

El Atlas urbano proporciona datos de uso de la tierra y cobertura del suelo comparables en toda Europa para Áreas Urbanas Funcionales (FUA) con más de 50.000 habitantes. La nomenclatura incluye 17 clases urbanas con MMU 0.25 ha (cambios menores en la nomenclatura en comparación con el atlas urbano 2006) y 10 clases rurales con MMU 1ha. El Atlas Urbano es una iniciativa conjunta de la Dirección General de Política Regional y Urbana de la Comisión Europea y la Dirección General de Empresa e Industria en el marco del programa Copernicus de la UE con el apoyo de la Agencia Espacial Europea y el Medio Ambiente Europeo.

Este es en definitiva el contenido del servicio WMS de Copernicus para nuestro país, coordinado por el IGN y cuyas aplicaciones son muy diversas: planificación espacial, gestión forestal, gestión del agua, agricultura, seguridad alimentaria o gestión de emergencias. Esperamos haberos dado una visión global bastante orientativa de su contenido y que os sea de utilidad para vuestros proyectos. Saludos!!

Notas:
1.- Próximamente añadiremos estos servicios Copernicus como capas a nuestro lote SASPlanet.
2.- Muchos textos del artículo son traducciones directas de los textos originales del WMS (en inglés). Probablemente Mr. Google pueda haber dado alguna que otra patada al diccionario.
3.- Recordamos que este es un servicio de visualización. Para trabajar con los datos recurrid a su reflejo en el Centro de Descargas del CNIG.