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Esri LAUC13

Conferencia Latinoamericana de Usuarios Esri LAUC 2013 16 al 18 de Octubre, 2013 | Lima, Per

Mapeo de la

evapotranspiracin usando

imgenes de satlite en

ArcGIS

Msc. Ing. Erick Garcia Gonzales

Autoridad Nacional del Agua-ANA

Esri LAUC13

Introduccin

Mapeo de la evapotranspiracin usando imagnes de satlite en ArcGIS

La gestin Integrada del agua requiere mejorar

nuestro conocimiento sobre el uso consuntivo

agrcola y las necesidades de agua de los

ecosistemas.

La teledeteccin y los SIG actualmente ofrecen la

posibilidad de cuantificar este consumo de agua de

manera espacial y temporal.

Las imgenes de satlite en combinacin con

modelos de balance de energa (EB) e informacin

meteorolgica bsica permiten calcular la

evapotranspiracin (ET).

Esri LAUC13 Mapeo de la evapotranspiracin usando imagnes de satlite en ArcGIS

Usos del suelo

Humedales

Lagunas

rea foliar (LAI)

ndices

vegetacin

ET

Humedad del

suelo

Precipitacin

Nieve

Biomasa

productividad

.La Geomtica y los modelos pueden ayudar en esto

Sensores Remotos + Informacin de Campo

Distintas escalas de anlisis
http://www.flickr.com/photos/57029284@N00/484416281/http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=wGgaG07mzpxbCM&tbnid=EBJxwNUuBRiw5M:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037837740700039X&ei=V2mbUa2rLpH94AOy34HoDQ&bvm=bv.46751780,d.dmg&psig=AFQjCNE3o2UPRWuFnolziVT1bdQK7dbEwg&ust=1369225777515583http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=1yzDeyRl9FXFZM&tbnid=lRh2w4J-2qK6BM:&ved=0CAUQjRw&url=http://es.123rf.com/photo_4543826_equipo-pc-modern.html&ei=GWqbUcOnCYXb4AOJ4oCwCQ&bvm=bv.46751780,d.dmg&psig=AFQjCNFzbGBK-IDnnRzHxvVxPgPRUbVZyA&ust=1369226133339196

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Objetivo


Implementar un algoritmo de balance de energa

para calcular la evapotranspiracin (ET) usando

imgenes de satlite en ArcGIS

Cuantificar con el algoritmo implementado la ET de

manera espacial y temporal en un ecosistema

dependiente del agua.

Validar y comparar los resultados obtenidos con los

mtodos convencionales para estimar la ET

(Penman-Monteith).

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Por qu estimar la evapotranspiracin?


El conocimiento de la evapotranspiracin (ET) es vital

para gestionar el agua,. Representa el agua removida

desde el suelo y la vegetacin, y que ya no estar

disponible para otros usos.

Despus de la precipitacin, la ET es el termino mas

significativo del balance hdrico y en zonas ridas el

ms importante.

Las instituciones que gestionan el agua requieren de

datos confiable de la ET para hacer un uso eficiente del

agua y considerar las necesidades de agua de los

ecosistemas.

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Cmo se calcula la ET?


Mtodos Convencionales:

Mediciones directas: lismetros,

bandeja de evaporacin.

Mtodos indirectos. Usando

ecuaciones o formulas con

informacin meteorolgica, tcnicas

de correlacin de remolinos.

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Uso de la teledeteccin para estimar la ET


Mtodos de Balance de Energia (EB):

Se basan en resolver el EB usando

la informacin captada por los

satlites de observacin terrestres.

Un requisito indispensable es que el

satlite tenga banda trmica.

El EB se resuelve pixel por pixel. El

producto final es una imagen de la

ET espacialmente distribuida.


Visible e infrarrojo reflejado

Infrarrojo trmico

Cmo se calcula la ET con imgenes de satlite?
http://www.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.nasm.si.edu/exhibitions/lae/images/LE311L2B.jpg&imgrefurl=http://www.nasm.si.edu/exhibitions/lae/script/ov_land_landsat.htm&usg=__87TEWA9NT_sC9hzv_Or6iIqPT-Y=&h=480&w=537&sz=28&hl=es&start=14&zoom=1&tbnid=6pTjpQltCNQJiM:&tbnh=118&tbnw=132&ei=nE9qTuaEM5PTgQf7ubmJBg&prev=/search?q=Landsat&um=1&hl=es&sa=N&tbm=isch&um=1&itbs=1http://www.google.com.pe/imgres?imgurl=http://kalaalog.com/wp-content/uploads/2008/09/illustrating-sun-3.png&imgrefurl=http://kalaalog.com/2008/10/02/illustrating-sun/&usg=__I033i4XsPNsLUZAf0ZxMOnl0wKM=&h=474&w=480&sz=27&hl=es&start=82&zoom=1&tbnid=lGCdOac-QQfuYM:&tbnh=127&tbnw=129&ei=a1FqTrmrHM7qgQey_tXcBQ&prev=/search?q=sun&start=63&um=1&hl=es&sa=N&tbm=isch&um=1&itbs=1


La ET consume energa

Aunque las imgenes de los satlite no miden el vapor de

agua directamente, los procesos de evaporacin y

transpiracin consumen energa, y esta si es medida por los

satlites.

Fuente: http://earthobservatory.nasa.gov/Features/WaterWatchers/
http://earthobservatory.nasa.gov/Features/WaterWatchers/http://earthobservatory.nasa.gov/Features/WaterWatchers/


Implementacin del algoritmo en ArcGIS

Se seleccion el algoritmo de EB que se implementara.

Se automatiz dicho algoritmo en 21 pasos, usando la

herramienta ModelBuilder.

Se cre una caja de herramientas en ArcToolbox con la

secuencia de pasos a seguir para la obtencin del mapa

final de ET.

Se procedi a testear el algoritmo y usarlo para un caso

especifico


Principales pasos para calcular la ET

Radiacin Neta (Rn) = funcin de: fecha y hora Reflectividad (brillo de superficie) Temperatura de superficie Calor al suelo (G) = Empricamente calculado en funcin de: Cantidad de vegetacin Radiacin neta Temperatura de superficie, reflectividad Calor al aire (H) = funcin de: Temperatura de superficie Velocidad del viento Tipo de vegetacin y rugosidad Diferencia de temperaturas superficie-aire: H en el pixel cold 0 y LE = Rn G H en el pixel hot = Rn G y LE =0



El ModelBuilder, nos permiti introducir de manera

sencilla las 21 ecuaciones para los submodelos.
http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=NZh3fML3_Z98jM&tbnid=2zAOrsLu69_9rM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.fiuni.edu.py/arcgis.php&ei=oojlUcKWIIX64AOr8oHgBw&bvm=bv.48705608,d.dmg&psig=AFQjCNGrybq1mKq5BnOIAvgl7jnK70nW6A&ust=1374083596701363



Se agrup estos modelos dentro de un ArcToolbox para hacer ms

ordenado y eficiente el trabajo.


Poniendo la herramienta a trabajar

Calculo de la ET en el humedal El Paraso-Huacho

Imagen MODIS 14/04/2008

Se utiliz el programa de procesamiento de el programa ArcGis y el

arctoolbox ET_versin 1.0

Se us 11 subescenas del satlite MODIS, junto con informacin

meteorolgica diaria para el perodo enero-diciembre de 2008.

Est. Alcantarilla

Mapa de ubicacin

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NDVI

LULC

T

Albedo

H

Rn

G

ET

Aplicacin del EB- Subproductos y Producto Final

Mapeo de la evapotranspiracin usando imgenes de satlite en ArcGIS

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Estimacin de la ET y Demanda de Agua del humedal El Paraso

Evapotranspiracin anual enero-diciembre

imgenes MODIS 2008 en el humedal

Paraso


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Grafico de la distribucin espacial de la

ET anual en el Humedal Paraso-2008.

Grafico del volumen de agua consumido a

travs de la ET en el Humedal Paraso-2008.

ET y Consumo de Agua por coberturas del suelo en el

Humedal El Paraso

Distribucin de la ET por coberturas del suelo en el Humedal Paraso-2008.


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Validacin relativa

El valor medio acumulado para el

periodo enero-diciembre de 2008 fue

de 1013.80 mm/ao (algoritmo de EB)

La ETo fue 1110.86 mm/ao,

diferencia relativa media de 8.9%.

Los resultados a escala diaria

mostraron una diferencia relativa

media de 13%.

El consumo de agua en las 651.33 ha

del humedal ascienden a 6.1 x 106 m3.

Este dato ser valioso para incorporar

a Paraso en la gestin del agua.

En rojo la ET (EB) en azul la de Penman


En rojo la ET acumulada (EB) en azul la de Penman

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