Validación de productos globales de área quemada

• Autores: Marc Padilla Parellada
• Directores de la Tesis: Emilio Chuvieco Salinero (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2014
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Xavier Pons (presid.), María Inmaculada Aguado Suárez (secret.), Kevin Tansey (voc.), M. Pilar Martín Isabel (voc.), Susana Martínez Sánchez (voc.)
• Materias:
  • Matemáticas
    • Estadística
      • Análisis de datos
      • Series temporales
  • Ciencias de la tierra y del espacio
    • Geología
      • Teledetección (geología)
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• Resumen

  • La presente tesis doctoral se centra en el desarrollo de metodologías para medir la fiabilidad de productos globales de área quemada, evaluar la estabilidad de dicha fiabilidad, y adicionalmente cuantificar la incertidumbre en las estimaciones de los productos. La tesis está organizada en cuatro capítulos y cada uno consiste en un artículo científico. El primer capítulo presenta una validación de un producto global de área quemada, el MODIS-MCD45 para el año 2008, empleando un muestreo aleatorio estratificado. El segundo artículo presenta la ampliación de la metodología para poder comparar estadísticamente la fiabilidad de varios productos entre sí: tres de libre acceso, MODIS-MCD64, MODIS-MCD45 y Geoland2, y otros tres producidos por el proyecto "Fire Disturbance" (fire_cci), que forma parte del Programa de Cambio Climático de la Agencia Espacial Europea, en cuyo contexto se enmarca la presente tesis. La fiabilidad fue evaluada a partir de la matriz de confusión de la tabulación cruzada entre las clasificaciones del producto global y los datos de referencia. A partir de la matriz de confusión se calcularon seis medidas de fiabilidad, en consonancia con las preferencias de los usuarios finales de los productos. Para cada par de productos se evaluaron las diferencias entre sus fiabilidades siguiendo la teoría del "stratified combined ratio estimator". Los tests de significación identificaron el producto MODIS-MCD64 como el más fiable seguido de MODIS-MCD45 y fire_cci_MERIS. Los productos externos al proyecto fire_cci, actualmente de libre acceso, infra estimaron de forma importante la extensión de área quemada, mientras que el Producto Pixel de fire_cci mostró una ligera sobre estimación. El capítulo tres presenta la evaluación de la estabilidad temporal de la fiabilidad para tres productos de área quemada, MODIS-MCD64, Globcarbon y el Producto Pixel de fire_cci, empleando datos de referencia para siete años (2001-2007) en siete de las diez áreas de estudio de proyecto fire_cci. Se emplearon tests no-paramétricos para evaluar posibles tendencias temporales: tendencia monótona (creciente o decreciente) de la fiabilidad en el tiempo (test de Wilcoxon para tendencias) y diferencia de la mediana entre años (test de Friedman). No se encontró ninguna tendencia temporal estadísticamente significativa. Esto indica que, con la limitada muestra disponible de siete áreas de estudio, no se encontraron evidencias suficientes para identificar estos productos como temporalmente inestables.El capítulo cuatro presenta la cuantificación de la incertidumbre para los dos productos finales del proyecto fire_cci: el Producto Pixel (1-0.3 km de resolución espacial) que proporciona, además de otras variables, la fecha de la detección del área quemada y el Producto Grid (0.5° de resolución espacial) que proporciona el área quemada mensual en cada una de esas celdas. La modelización de la incertidumbre se realizó mediante análisis de regresión, empleando datos de referencia derivados de los 102 pares de imágenes Landsat disponibles en las diez áreas de estudio del proyecto fire_cci. La incertidumbre del Producto Pixel se expresó como la probabilidad que un píxel esté realmente quemado (ProbPB). Los factores de incertidumbre se caracterizaron con seis variables relacionadas con la distribución espacial del área quemada, el grado de confiabilidad del algoritmo de clasificación y la cobertura del suelo. La incertidumbre para el Producto Grid se expresó como error estándar de la extensión área quemada. Se calibró una regresión lineal para predecir el valor absoluto de los errores observados, empleando la extensión de área quemada estimada por el Producto Grid, como la única variable explicativa.