Metodología para estimar profundidades de inundación en un tramo del río Ebro, basada en la utilización de datos de Landsat8, Sentinel-2, Radar SAR (Sentiel-1) y Lidar

Abstract

Las inundaciones, en general, son acontecimientos de gran importancia debido a sus impactos mayormente negativos en la vida humana, economía, salud, infraestructura, entre otros, por lo que su análisis se hace necesario; situación de la que España no escapa. Existen diferentes metodologías ampliamente conocidas para realizar tales estudios, sin embargo, en la actualidad la incorporación de información proveniente de imágenes satelitales sirve como una herramienta complementaria, con la cual es posible no sólo observar la evolución del evento en el tiempo, sino también estudiar en tiempo real una o varias de las componentes involucradas en estos eventos, como la profundidad, la cual es objeto de esta investigación. El objetivo principal de este estudio consistió en desarrollar una metodología para la estimación de profundidades de inundación a partir de la información extraída de las imágenes satelitales RADAR, Sentinel-2 y Landsat 8 en combinación con datos LIDAR. Por lo tanto, se definió una secuencia procedimental que permitiera el análisis de cada una de las imágenes y posteriormente el cálculo de profundidad a partir del modelo digital de elevación generado a con la información LIDAR. Se utilizó como caso de estudio el tramo medio de la cuenca del río Ebro y los programas computacionales SNAP y ArcGIS. Como parte de la propuesta metodológica, se delimitaron las zonas de inundación correspondientes al tramo de estudio en el río Ebro para el evento extremo del día 13 de abril del 2018, en las diferentes imágenes satelitales. En el caso de las imágenes RADAR se llevó a cabo los ajustes y calibraciones necesarias para clasificar de los pixeles que tuviesen agua. Por su parte, se aplicó el índice conocido en inglés como Normalized Difference Water Index (NDWI) a las imágenes multiespectrales Sentinel-2 y Landsat 8. Una vez concluido lo anterior, se incorporó el modelo digital de elevación y se obtuvieron los valores de profundidad con su respectiva representación gráfica. Los resultados obtenidos producto de esta investigación fueron contrarrestados con la información oficial, teniéndose resultados conforme a la precisión esperada, encontrándose así que predominan las profundidades que van desde los 0 a los 2m.

Floods are important events that have a negative impact on human life, economy, heath, infrastructure, etc. For instance, flood analysis is necessary in many countries, like Spain. There are many flood analysis methodologies, nonetheless, satellite images are a powerful tool to help study the evolution of the event and provide real time information about some variables such as flood depth. In this research, satellite images were used to develop one methodology that estimate flood depths from RADAR, Sentinel-2, Landsat 8, and LIDAR. Thus, it created procedural sequence for studying every image and calculating depth based on digital elevation model from LIDAR information. The Ebro river medium section was used as a study case as well as SNAP and ArcGIS software to process information. As part of the proposed methodology, the flood zones corresponding to the section of study in the Ebro river were delimited, in the different satellite images. Particularly, RADAR images were adjusted and calibrated to extract water pixel. Also, Sentinel 2 and Landsat 8 images were processed with the Normalized Difference Water Index. When the image processing concluded, the digital elevation model was included to calculate flood depths. Lastly, the flood depths map was created. Afterwards, the results were compared with the official information. The values were within the expected precision. In conclusion, flood depths were between 0-2m in the majority of the area.