Detección de cambios de Modelos de Elevación con Three_D_Change_Detection

En esta oportunidad veremos las principales aplicaciones del plugin de QGIS Three_D_Change_Detection, el cual nos permite visualizar y analizar los cambios en el terreno que se producen sobre un mismo lugar, pero en tiempos distintos.

En general se trabaja con capas ráster que permiten conocer las características de elevación del terreno, hablamos de los DEM (Modelos Digitales de Elevación), las cuales agrupan a los DSM (Modelos Digitales de Superficie) y los DTM (Modelos Digitales de Terreno). Para conocer el detalle y la diferencias entre ellos, recomiendo consultar la referencias 1 y 2. 

Arbeck [CC BY 4.0], via Wikimedia Commons

Obteniendo los datos 

Con la finalidad de probar el plugin, en esta oportunidad vamos a emplear datos provenientes de la tecnología LIDAR (Light Detection and Ranging). Para descargar datos libres nos iremos al Vermont Open Geodata Portal (http://geodata.vermont.gov/), dentro de todos los datos disponibles seleccionamos el relacionado a Elevation (http://geodata.vermont.gov/pages/elevation), hasta llegar a la aplicación Vermont Lidar Finder .

Luego de entrar a la aplicación podemos seleccionar la zona o tiles que deseamos descargar. Para nuestro ejemplo se ha ubicado una zona en donde se puede extraer capas de tipo DSM y de los DEM. Para los que deseen practicar, lo puedes descargar desde aquí. Los archivos compartidos sufrieron algunos ajustes (recortes), con la finalidad de obtener una misma zona en donde se ha registrado valores en dos tiempos (2013 y 2017).

Trabajando con el Plugin

Ahora que ya tenemos los datos e instalado nuestro plugin, ya podemos empezar a trabajar. Como primer paso hay que mostrarlo en nuestro panel de capas, primero trabajaremos con los datos de tipo DEM.

Ahora activamos el plugin y seleccionamos las capas correspondientes y las opciones como se muestra en la siguiente figura.

Resultados Obtenidos con DEM

Cuando vemos los resultados que nos aparecen, podemos comprobar que se generan varias capas, si hemos activado el Error Probability Maps, nos aparecerá capas adicionales sobre la probabilidad de error por cada capa incorporada, además vemos que nos genera un Hillshade (mapa de sombras), con la finalidad de apreciar mejor los cambios detectados. La capa nueva con los cambios identificados, producto de la diferencia de valores entre ambos periodos, es presentado clasificándolos por categorías y colores en relación a la disminución o incremento de valores. Para comprobar esto, se recomienda emplear el plugin "Value Tool".

Resultados obtenidos con DSM

Ahora vamos a trabajar con las otras capas compartidas (dsm_2013 y dsm_2017), se recomienda abrirlos en otro proyecto del QGIS, también se recomienda superponer una imagen satelital desde las herramientas Web, en mi caso estoy usando las de Google. Finalmente también recomiendo que para cada capa ráster se active las propiedades de leyenda (deslizador de opacidad), para trabajar con transparencias.

Cuando hacemos funcionar al plugin y vemos los resultados, podemos comprobar que las diferencias existentes evidencian una disminución considerable de cobertura de bosque, si jugamos con las transparencias podemos apreciar que existe mayor superficie de bosque en el 2013. Con la ayuda del plugin podemos visualizarlo mejor esta disminución.

Luego si deseamos podemos activar herramientas que nos permiten verlo en 3D para un mejor análisis, asimismo emplear herramientas que nos permitan cuantificar estos cambios.

En resumen, el plugin nos permite identificar rápidamente los cambios que pueden existir en el tiempo sobre un terreno, en base a información recopilada de sensores de alta resolución, como por ejemplo los obtenidos desde drones, permitiendo que podamos tener una primera visión y luego poder analizar las causas.

Referencias:

1. DEMs Overview: https://www.geoimage.com.au/DEMS/dems-overview
2. Diferencias entre un DSM, DEM & DTM: https://acolita.com/diferencias-dsm-dem-dtm/
3. Documentación del plugin: https://github.com/MonsterCrew/Three_D_Change_Detection/wiki

Editando ráster temático con el plugin ThRasE

En esta oportunidad vamos a conocer el funcionamiento del plugin de QGIS llamado ThRasE, el cual considero puede ser de mucha utilidad para quienes trabajan con datos ráster muy a menudo. En resumen nos permite modificar una codificación realizada a los píxeles de nuestro ráster, logrando editar y corregir posibles errores identificados.

Preparando nuestra capa ráster

En esta oportunidad como datos de entrada vamos a emplear una capa ráster proveniente de un proceso de clasificación supervisada, teniendo como origen una imagen compuesta del Sentinel 2. Este ejercicio lo vimos en una publicación anterior, cuando usamos el plugin kNN. Se comparte también el estilo de colores en formato de texto, con la finalidad de identificar la codificación de los píxeles, considerando el resultado de la clasificación realizada.

También será necesario emplear una imagen de referencia, en este caso emplearemos una imagen satelital Bing, apoyándonos con el plugin QuickMapServices.

Es importante establecer que este plugin solo trabaja con archivos ráster de tipo byte, por lo tanto debemos verificar primero si cumplimos con esa condición. Para ello nos vamos a Propiedades de la capa y en la parte de información verificamos el tipo de archivo.

Tal como se aprecia en la figura, tenemos como tipo de datos a un float32, por lo tanto, es necesario realizar una conversión, en este caso de las herramientas de ráster, dentro del grupo de Conversión emplearemos Traducir (convertir formato). Cuando lo ejecutamos solo tenemos que elegir a Byte, como el tipo de datos de salida.

Al final con nuestro archivo convertido debemos tener el siguiente resultado al consultar las propiedades de la capa.

Luego debemos configurar la simbología usando el archivo compartido para nuestro ejemplo, aunque para los casos particulares que se presenten, deberán ser elaborados y guardados en un archivo de texto, con la finalidad de tener definido la codificación de los colores. Otra alternativa es guardar el estilo en un archivo de tipo .qml.

Primeros pasos con ThRasE

Asumiendo que lograron instalar el plugin sin problemas, lo vamos a visualizar en nuestra barra de herramientas, luego lo activamos y tendremos una pequeña ventana que nos indica el número de filas y columnas que vamos emplear, en nuestro caso vasta con indicar dos columnas y una fila.

Luego nos aparece la ventana principal del plugin, aquí vamos a seleccionar las dos capas que tenemos disponibles, primero activamos la capa ráster que vamos a editar y al costado colocamos nuestro ráster de apoyo. Verificar que al lado derecho debe seleccionarse nuestra capa ráster, para que se pueda visualizar la tabla con los valores codificados de los píxeles.

Editando nuestra capa ráster

Ya estamos listos para editar nuestra capa ráster, para ello vamos hacer clic en el botón que dice edition, al hacerlo veremos que en la parte inferior se activa las herramientas de edición, teniendo la posibilidad de hacerlo por píxeles, por línea y por polígonos. Pero si bien tenemos a la imagen al costado como referencia para la edición, también podemos incorporar otra capa sobre nuestro ráster, con la finalidad de trabajar transparencias.

Vamos a editar una parte que a simple vista debe corregirse. Si nos basamos en la codificación del ráster, debemos cambiar aquella zona identificada con el código 3 (Suelo desnudo), para pasarlo al código o valor 1 (Bosque). Para ello editamos la tabla de valores tal como se aprecia en la siguiente figura. Tengan mucho cuidado en identificar los valores.

Ahora activamos la edición por polígonos y cubrimos el área a modificar, luego hacemos un clic derecho para que complete el cambio, luego existe un botón para eliminar el polígono y poder apreciar mejor el resultado.

Podemos seguir realizando los cambios que consideramos necesario, hay que tener en cuenta que a veces quedan algunos píxeles libres que necesitan ser modificamos, para ello se recomienda usar la edición by pixels.

Si en caso quieren continuar editando en otro momento, es importante guardar lo que venimos trabajando, por lo tanto, debemos salvarlo haciendo clic en el botón Save, generando luego un archivo de extensión .yml. Este archivo se podrá emplear cuando activamos el plugin, es decir, en lugar de indicar las filas y columnas, vamos a indicarle con la pestaña Load este archivo para que vuelva a cargar nuestra edición.

Revisando nuestros resultados

Con la finalidad de garantizar que nuestros resultados son los más adecuados, existe la opción de poder revisarlos, en este caso el plugin tiene la posibilidad de generar "Tiles", para subdividir la imagen en cuadrículas que nos permitan revisarlo más detenidamente. El tamaño de los tiles lo definimos nosotros. En la imagen de abajo se aprecia que elegí que sea de 200 metros.

Lo interesante de esta herramienta que te permite desplazarte rápidamente por cada cuadrícula y sobre ella se realizará un zoom para su revisión.

Finalmente también existe la opción de revisarlo generando un archivo kml, el cual si tenemos abierto nuestro Google Earth, lo podemos revisar desde ahí. 

Bueno, esto sería todo, les recomiendo revisar los enlaces que se comparte como referencia, los cuales son de los creadores de este interesante plugin. Por mi parte pretendo hacer un pequeño vídeo demostrando cómo se utiliza la herramienta, cuando este listo actualizaré esta entrada para que lo puedan visualizar.

Referencias:

• Página oficial del complemento: https://smbyc.github.io/ThRasE/
• Repositorio oficial del código: https://github.com/SMByC/ThRasE