Elaboración de mapas temáticos.

Hacer un Mapa Tematico a partir de una imagen multiespectral.
Este es el momento en el que podemos empezar a poner en práctica gran parte de lo aprendido hasta ahora. Para hacer buenos mapas, no vamos a tener más que pedirle al ordenador que los haga por nosotros.
Antes de empezar, debemos recordar una vez más, que una imagen multiespectral contiene información numérica sobre cada pixel. Esta información se refiere a la intensidad de luz reflejada en cada uno de los canales o bandas del espectro. Cada pixel tiene una firma espectral característica, como vimos en temas anteriores. Para el ordenador comparar estos valores y buscar similitudes entre ellos es una tarea fácil que realiza a gran velocidad. Pero cuidado, existen 256 elevado a 7 combinaciones (firmas espectrales) posibles. (No ponemos el número aquí porque no cabe..)
MapaTema1.jpg
Vemos por ejemplo, las firmas espectrales de dos pixeles consecutivos (el marcado y el de su derecha) en una imagen multiespectral.
Para nosotros es relativamente fácil decir si son similares o no (si no nos ponemos muy estrictos), de hecho observamos fácilmente que el segundo tiene un poco más de luminosidad en el canal 4 (infrarrojo cercano). Lo hacemos comparando los valores de intensidad luminosa en cada canal. Para el ordenador esta es una tarea fácil como dijimos antes.
Para hacer un mapa, por tanto, hay que marcar los pixeles que tienen características similares y asignarles una categoría (agua, bosque, etc.). Como vemos en la imagen ampliada, los dos pixeles de los que hablamos son de color rojo (uno más que el otro), por lo que les asignaríamos la misma categoría.
Dibujar un mapa es decidir dónde empieza una categoría y donde termina (por ejemplo el agua). Nosotros lo hacemos analógicamente, es decir fijándonos en lo que vemos, pero el ordenador lo hace digitalmente, sumando, restando o haciendo operaciones algo más complejas. Así en la imagen, nosotros probablemente trazaríamos una diagonal desde la esquina superior derecha a la inferior izquierda.

1.- Haciendo el mapa en Multispec (modo automático).
Abre una imagen RGB (da lo mismo en qué combinación de colores) y en el menú "Processor", elige la opción "Cluster". Te aparecerá una ventana con diversas opciones. De momento marca la opción ISODATA.
En la nueva ventana que aparece ahora, las dos zonas de arriba son de interés: la de la izquierda se refiere a cómo el programa hará los cálculos.
Salvo que seas un experto en matemáticas, no vas a entender nada, así que deja marcado la opción que te sale por defecto. Más interesante es la opción de la derecha: "number clusters" es el número de zonas distintas que tendrá el mapa, vienen 10 por defecto y no es mala opción, pero puedes probar con más o menos.
Los otros dos valores los entiendes fácilmente, digamos que son el nivel de exigencia para considerar que dos pixeles son de la misma zona y el número mínimo de pixeles para que una zona sea dibujada. En realidad, son cálculos complejos que el ordenador hará en un momento. Cuando hayas hecho tu elección dále a "OK".
Verás que vuelve a la ventana anterior. Elije en la parte derecha las opciones: "Cluster mask file", que significa que va a hacer un archivo nuevo con los resultados y "Image window overlay" que te permitirá ver el resultado y compararlo con la imagen que tenías. Das a "OK" y te pedirá que si quieres guardar el nuevo archivo "nombre_clMask.gis", le dices que , que lo guarde.
Te lo guardará en el mismo sitio que tienes el archivo de imagen.
Y ahora verás cómo el ordenador en breves instantes elabora el mapa y además genera una ventana (Project) donde aparece el listado de “cluster”.
Sin embargo, nosotros vamos a abrir ahora el archivo .gis que habíamos generado en la acción anterior. Para ello le damos de nuevo a File, a Open Image y en la pestaña de la ventana emergente, elegimos "Thematic (*.gis;*.tif)”. Seleccionamos nuestro archivo .gis y lo abrimos.

Vemos que nos aparece el mapa y la leyenda al lado. Ahora solamente tendremos que ser capaces de identificar qué es cada zona, para lo cual los conocimientos obtenidos en el tema anterior nos serán imprescindibles. En esta fase es necesario utilizar las “verdades de campo”.
Poner el nombre y cambiar el color es una acción sencilla que se realiza simplemente haciendo doble click en cada color y en cada nombre. Lo difícil es la interpretación correcta de qué es cada cosa.
El programa tiene una curiosa propiedad para facilitar esta tarea. MapaTema2.jpg
Si al tiempo que marcas el color con el puntero del ratón, aprietas la tecla de mayúsculas, cambiarán de color todos los pixeles de ese color, por lo que te será mucho más fácil ver cuáles son. Esto es muy útil cuando dos colores se parecen mucho.
Cuando termines, guárdalo eligiendo "Save thematic Class Info as .....". Esto te generará un archivo complementario al anterior que lleva el mismo nombre pero con la extensión .trl.

Guárdalo y así la próxima vez que abras el .gis. la información estará actualizada.






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2.- Limitaciones del procedimiento
Hemos visto que el número teórico de píxeles distintos es casi infinito, y el programa tiene que decidir cuáles son de un grupo y cuáles de otro, por muy bien que lo haga siempre habrá pixeles bastante distintos colocados en la misma clase. Es cierto que cuantos más "cluster" pongamos más ajustada será esa diferenciación.
Pero un mapa de demasiados colores es ininteligible... Una segunda limitación viene dada por un hecho fundamental: cada pixel se corresponde con un cuadrado de terreno de 30 metros de lado. El color de un pixel es el resultado promedio de los valores reflejados por todo lo que haya allí: árboles, casas, carreteras, playas, lo que sea. Las fronteras con esa resolución pueden llegar a ser bastante difusas.


3.- Hacer un mapa mediante clasificación supervisada. Mapa Temático “supervisado-interpretado” por el autor.
Ya hemos visto en el apartado anterior que, mediante procedimientos estadísticos, el programa MultiSpec es capaz de generar un mapa, y que esta es una tarea muy fácil para él, dada su enorme capacidad de cálculo y su capacidad para leer los valores digitales de las imágenes obtenidas en cada banda.
Pero el ordenador tiene un enorme problema: que no sabe interpretar el mapa tan exactamente calculado, en eso nosotros somos mucho mejores que el ordenador y por eso después tuvimos que asignarle un nombre a cada uno de los colores al hacer un mapa mediante clasificación no supervisada.
Esta conjunción de capacidades entre ordenadores y personas, podemos utilizarla para hacer mapas todavía mejores. Ahora en vez de esperar a que el ordenador agrupe los pixeles y luego interpretarlos, vamos a hacer al revés, primero los interpretamos y que luego los agrupe siguiendo estos criterios. A esta forma de actuar se le denomina "clasificación supervisada"
Veamos el procedimiento:
Abrimos nuevamente nuestra imagen en cualquier combinación de colores y en el menú "Processor", elegimos "Statistics" y aceptamos todas las opciones por defecto del nuevo menú, o sea que le damos al OK. Nos aparecerá una ventana nueva titulada "Project". Si nos tapa la imagen, vamos a "window" y elegimos la imagen principal.
Ahora vamos a "enseñarle" al ordenador qué es cada cosa en la imagen para que haga bien el mapa.
MapaTema3.jpg
a.- Marcamos con el ratón un recuadro en una parte uniforme de la imagen que sepamos qué es (por ejemplo en el mar); ahora es cuando tenemos que utilizar las “verdades de campo” para suministrar al ordenador esta información. Atención, este recuadro debe de tener un tamaño de al menos 6 píxeles, porque si no el programa no tendría información suficiente para hacer sus cálculos y nos daría un mensaje de error.

b.- Ahora apretamos en el botón "Add To List..." y en la nueva ventana, donde pone "Enter Class Name", escribimos "Mar" y le damos a OK. El programa ahora sabe que los pixeles que tengan características similares a las señaladas, deben ser seleccionados y agrupados bajo el epígrafe "Mar".




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MapaTem6.jpg
Como el programa va a utilizar métodos estadísticos para valorar qué pixeles pertenecen a cada clase, mejoraremos mucho la calidad del mapa si le damos más ejemplos de qué es mar, para lo cual repetimos la operación tantas veces como queramos, en diferentes lugares de la imagen.

Así tendremos diferentes campos (Field) definidos para lo que es el mar.
Para mejorar nuestra capacidad de interpretación de la imagen, podemos variar la combinación de colores cuantas veces queramos durante el proceso.

Cuando queramos definir una nueva clase, por ejemplo "zona edificada", marcaremos un nuevo cuadrado (field) y le asignaremos un nuevo nombre. Para poder hacerlo, en la ventana "Project", debemos cambiar "mar" por "New" como había al principio.

Así al añadir a la lista, podremos escribir el nuevo nombre.
Repetiremos el proceso múltiples veces hasta que hayamos completado nuestra información al programa de qué es cada cosa con varios ejemplos de cada. Podemos ampliar la imagen cuanto queramos para seleccionar mejor los pixeles.
c.- Cuando creamos que nuestro mapa será suficientemente bueno, le damos a "Processor" y después "Classify". En la nueva ventana emergente vemos que podemos elegir que los resultados los guarde como archivo "Disk File" (elegimos esta opción, aceptando que sea un archivo de ERDAS.GIS). También podemos elegir que nos cree una nueva ventana (Image Window Overlay). Elegimos también esta opción. Le damos a OK, aceptamos las preguntas y aceptamos guardar el nuevo archivo o le cambiamos el nombre según queramos.
Si hemos elegido la opción "overlay", ya podemos ver el mapa y alternarlo con la imagen e partida, apretando en el icono con una O de color rojo. Pero en realidad nos interesa más editar el mapa completamente...
d.- Asi que en File elegimos "Open Image", y en la ventana Abrir, en la pestaña "Tipo", cambiamos de multiespectral que es lo que sale por defecto a Thematic (*.gis,*.tif) y abrimos la imagen que acabamos de guardar.
e.- Cambiamos los colores a colores más reales y lo guardamos (Save Thematic Class Info as). Esto implica que se guarde un archivo complementario que lleva la información que hemos escrito sobre colores y nombres (archivo .trl). Cuando volvamos a abrir el archivo .gis este archivo se abrirá con él aportando esta información, aunque nosotros no lo veamos.


Vemos a continuación el ejemplo del Mapa Temático elaborado desde una imagen del río Adour (Biarritz-Anglet. Sur Oeste de Francia) y su zona de influencia sedimentaria en el Golfo de Vizcaya.
En la imagen de la izquierda y si tu pantalla tiene el suficiente contraste, podrás distinguir una mancha verdosa, que corresponde a los aportes sedimentarios en suspensión, del río Adour. En el mapa temático de la derecha, esa característica se resalta atribuyéndole color amarillo y su lectura interpretativa "sedimentos fluviales".
mapatem7.jpg
mapatem8.jpg

Sugerencia de Actividad : Utiliza la imagen que tú quieras (puedes elegir una de la carpeta RECORTES) y repite el proceso que hemos visto en este Tema para hacer tu Mapa Temático Supervisado.

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