MANIPULACIÓN DE PRODUCTOS GEONETCAST-AMERICAS UTILIZANDO EL SOFTWARE ILWIS

Diego Souza

INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais CPTEC - Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos DSA - Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais Cachoeira Paulista, São Paulo, Brasil

Marzo de 2016

Con la colaboración de: Simone Sievert (INPE/DSA/CPTEC) Renato Galante (INPE/DSA/CPTEC)

Esta obra está licenciada bajo la Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial 3.0 Unported. Esta obra foi licenciada sob uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial 3.0 Não Adaptada. This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported License. v 1.0.0 Manipulación de Productos GEONETCast-Americas utilizando el software ILWIS

ÍNDICE DE CONTENIDOS

1 INTRODUCCIÓN...... 3 1.1 El software ILWIS ...... 3 1.2 Descarga e instalación del software ...... 3 2 MANIPULANDO LOS GEOTIFFS DEL SATÉLITE GOES-13 ...... 5 2.1 Preparando el entorno de trabajo ...... 5 2.2 Ventana principal del software ILWIS y la carpeta de trabajo ...... 5 2.3 Importando la primera imagen GeoTIFF ...... 6 2.4 Abriendo un archivo raster y modificando la paleta de colores ...... 8 2.5 Visualizando el valor de la variable física de cada pixel ...... 10 2.6 La herramienta Map Calculation...... 11 2.7 Añadiendo un mapa (“Basemap”) en la visualización ...... 16 2.8 Configurando el mapa añadido ...... 17 2.9 Añadiendo bordes de latitud y longitud y una grilla de referencia ...... 18 2.10 Herramientas de “Zoom” y “Panning” ...... 19 2.11 Añadiendo una leyenda en la ventana de visualización ...... 21 2.12 Creando una nueva paleta de colores usando la herramienta “Slicing” ...... 29 3 MANIPULANDO LOS DATOS HRIT DEL SATELITE METEOSAT-10 ...... 39 3.1 Preparando el entorno de trabajo ...... 39 3.2 Instalación básica del “GEONETCast-Toolbox” ...... 39 3.3 Convirtiendo los datos HRIT para el formato raster de ILWIS ...... 41 3.4 Manipulaciones básicas con las imágenes MSG ...... 43 3.5 Añadiendo diversas imágenes en la misma ventana de visualización ...... 50 3.6 Calculando el Índice de Vegetación por Diferencia Normalizada (NDVI) ...... 58 3.7 Utilizando instrucciones condicionales en ILWIS ...... 65 3.8 Creando composiciones RGB’s usando scripts en ILWIS ...... 69 4 CONCLUSION ...... 81 5 GLOSÁRIO ...... 82 6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...... 83 APÉNDICE A CONTROL DE VERSIONES ...... 84 APÉNDICE B NOTAS DEL USUÁRIO ...... 85

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1 INTRODUCCIÓN

El objetivo de este tutorial es ejemplificar la manipulación de datos recibidos por el sistema GEONETCast-Americas utilizando la herramienta libre ILWIS. Siguiendo los procedimientos mostrados en el tutorial, el usuario GEONETCast-Americas estará capacitado a hacer manipulaciones básicas para el desarrollo de sus propias analices. Es muy importante resaltar que los procedimientos vistos en este tutorial no se aplican solamente a los datos transmitidos en GEONETCast-Americas, sino que a cualquier conjunto de datos que tengan los mismos formatos vistos en el tutorial (GeoTIFF, MSG HRIT y SHAPEFILE).

1.1 El software ILWIS

La sigla ILWIS significa Integrated Land and Water Information Systems (Sistema de Informaciones Integrado para Tierra y Agua). De acuerdo con [1], es un Sistema de Informaciones Geográficas (GIS) y un programa para aplicaciones de detección remota para el procesamiento de datos raster y vectoriales. El software ILWIS fue inicialmente distribuido y desarrollado por ITC Enschede (International Institute for Geo-Information Science and Earth Observation) de Holanda para el uso de sus investigadores y estudiantes. Desde 1 de julio de 2007, fue lanzado como un software libre sobre los términos de la “GNU General Public License”. Siendo utilizado por más de dos décadas por muchos estudiantes, profesores e investigadores, el software ILWIS es una de las herramientas más amigables para el manoseo de datos raster y vectoriales actualmente disponibles. Ese fue el motivo por lo que este software fue elegido para el desarrollo de este tutorial. Es muy fácil aprenderlo en comparación a otros softwares. En este tutorial vamos a aprender cómo convertir imágenes para el formato acepto por ILWIS, como cambiar la paleta de colores, como crear paletas de colores personalizadas, realizar operaciones matemáticas en una imagen y entre más imágenes, como añadir mapas a la visualización, añadir bordes de latitud y longitud, grillas de referencia y leyendas. El primer paso es la instalación del software.

1.2 Descarga e instalación del software

Descargue el software ILWIS en el siguiente enlace directo: http://52north.org/downloads/send/124-ilwis-30803/401-n52ilwisv30803

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La figura 1 muestra la página para la descarga del software, encontrada en: http://52north.org/downloads/category/124-ilwis-30803

Fig. 1: Página de descarga del software ILWIS

Extraiga el archivo ejecutable “setup.exe” en su directorio local. Siga el procedimiento estándar de instalación en Windows. Al instalarlo usando las opciones estándar, el programa estará localizado en “C:\Program Files (x86)\n52\ILWIS38”. Puedes elegir el directorio de su preferencia.

Info.: Si eres un usuario Linux, el software ILWIS funciona en Linux bajo el software WINE. Acceda el siguiente enlace para mayores informaciones:

http://www.ilwis.org/ilwis_in_linux.htm

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2 MANIPULANDO LOS GEOTIFFS DEL SATÉLITE GOES-13

Los primeros archivos que vamos a manipular están en el formato GeoTIFF y se refieren a los sectores “Northern Hemisphere Extended” y “Southern Hemisphere” del satélite GOES-13.

2.1 Preparando el entorno de trabajo

Descargue las muestras en el formato GeoTIFF utilizadas en esta primera parte del tutorial (archivos generados por NOAA-NESDIS “goeseastnh04i40971645.tif.tif”, “goeseastnh04i30971645.tif”, “goeseastnh01v0971645.tif” y archivos generados por el INPE “INPE_SAI_201408051300.tif” y “INPE_SAW_201408051300.tif”) en el siguiente enlace:

https://www.dropbox.com/sh/zknqzcfpper4jru/AACrLVWRndDwiWNGt-Xv5Di0a?dl=0

En este procedimiento, los archivos GeoTIFF se salvaron en la carpeta "C:\VLAB" (evitar el uso de espacios en los nombres de las carpetas en este tutorial). Nos referiremos a esta carpeta como “carpeta de trabajo” en este tutorial.

Info.: Las imágenes como las utilizadas en este tutorial pueden ser recibidas en tiempo casi real a través del sistema GEONETCast-Americas y se localizan en la carpeta “KenCast\Fazzt\incoming\” en su estación de recepción.

Descargue las tablas de colores en el siguiente enlace:

https://www.dropbox.com/s/4sd6eoaqby8rqe5/Color_Tables.zip?raw=1

Extraiga en archivo “Color_Tables.zip” en la carpeta “system” de ILWIS. Si en la instalación del softwares elegiste la carpeta estándar, la carpeta “system” estará localizada en “C:\Program Files (x86)\n52\ILWIS38\system”.

2.2 Ventana principal del software ILWIS y la carpeta de trabajo

Abra el software ILWIS y seleccione la carpeta de trabajo (“C\VLAB”). Puedes encontrarla utilizando el navegador de la ventana principal, o usando la barra de herramientas en la parte superior de la ventana, haciendo clic en el icono [New Catalog] y buscando la carpeta deseada. Al encontrar la carpeta de trabajo, las imágenes no serán mostradas, pues todavía no las importados al formato acepto por ILWIS (ILIWS Raster). La figura 2 muestra la ventana principal del software, donde podemos ver la carpeta de trabajo, la lista de operaciones y la interfaz de línea de comando.

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Fig. 2: Ventana principal del software ILWIS

2.3 Importando la primera imagen GeoTIFF

En la ventana principal, después de navegar hasta la carpeta de trabajo, en el menú de operaciones (“Operation-Tree”), selecciona “Import / Export” -> “Import via GDAL”. La ventana “Import” será abierta. En La ventana “Import”, en la lista de archivos, haga clic una vez en el archivo “GoesEastNH04I40971645.tif”, elija un nombre para el archivo resultante (en la imagen de ejemplo, simplemente “IR”), haga clic en la opción “Convert to ILWIS data format”, y haga clic en “OK”. La secuencia es mostrada en la figura 3.

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Fig. 3: Secuencia para importar un archivo GeoTIFF

El archivo GeoTIFF importado será mostrado en la carpeta de trabajo como muestra la figura 4.

Fig. 4: Archivo recién importado en el formato ILWIS en la carpeta de trabajo

Info.: El software ILWIS tiene una interfaz de línea de comando. En algunos casos, puedes evitar la utilización de la interfaz grafica e introducir los comandos en el campo para introducción de comandos de la ventana principal para la realización de operaciones, cálculos y ejecución de scripts. Por ejemplo, para importar un GeoTIFF como en el último paso, podrías utilizar el siguiente comando:

open goeseastnh04i40971645.tif -import -output=IR -noshow -method=gdal

Puedes incluso llamar estas instrucciones de un script externo (por ejemplo, un archivo “batch”). A partir de aquí, las alternativas en línea de comando serán referenciados con el siguiente icono:

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Después de importar el archivo GeoTIFF, haga doble clic en el archivo recién importado “IR”. Una nueva ventana será abierta, y mostrará el contenido del archivo (tres sub- archivos), como muestra la figura 5.

Fig. 5: Contenido del archivo importado open C:\VLAB\IR.ioc

2.4 Abriendo un archivo raster y modificando la paleta de colores

Abra el archivo Raster “IR” (icono ) haciendo doble clic en el archivo. Una nueva ventada de visualización será abierta. La imagen será mostrada con la paleta de colores estándar “PSEUDO”, como muestra la figura 6.

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Fig. 6: Ventana de visualización y procesamiento del archivo raster

open 'IR.ioc'\IR.mpr

Info.: Si al clicar en el archivo aparecer un mensaje de error, cambie la siguiente configuración en la ventana principal: “File” -> “Preferences” -> “Advanced”, y active la opción “Use Software Rendering (Compatibily mode)”. Intenta importar el archivo GeoTIFF nuevamente siguiendo el mismo procedimiento. Este error puede ocurrir debido a cuestiones de compatibilidad de su tarjeta de video.

Para una mejor visualización de la imagen, cambiaremos lo que ILWIS llama de “Representation”, cambiando la tabla de colores. La cambiaremos de “PSEUDO” para “IRx10”. Expanda la camada “IR”, haciendo clic en el símbolo “+” próximo a ella. Después de expandirla, expanda el ítem “Display Tools”, expanda el ítem “Portrayal” y haga doble clic en “Representation”. La ventana “Set Representation” será abierta. En “Representation”, elija la opción “IRx10” y haga clic en “Apply”. La paleta de colores será modificada, como muestra la figura 7. Haga clic en “Close”.

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Fig. 7: Cambiando la paleta de colores

2.5 Visualizando el valor de la variable física de cada pixel

Cada pixel en la imagen tiene tres informaciones: latitudes, longitudes (que pueden ser vistas en el rincón inferior derecho) y la variable física. Ella puede estar en reflectancia, albedo, temperatura de brillo, radiación, o cualquier otra variable calculada por el proveedor de datos GEONETCast-Americas en la fase de procesamiento. En la imagen “IR” la variable física que puede ser recuperada es la Temperatura de Brillo en Kelvin. Para visualizar los valores de Temperatura de Brillo de cada pixel, en la barra de herramientas superior de la ventana de visualización, seleccione la opción “Normal”

(icono ) y haga clic en cualquier parte de la imagen, como ejemplifica la figura 8.

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Fig. 8: Visualizando la variable física de cada pixel

Observe el valor obtenido en el ejemplo de la figura 8 (2962). Este es un valor en Kelvin imposible. Si es un valor imposible, porque está siendo mostrado? La razón es simple: En la fase de procesamiento del proveedor de datos, fue arbitrado que los valores de las variables físicas sean multiplicados por 10, usando apenas números enteros y evitando el uso de números con punto flotante, ahorrando memoria y disminuyendo el tamaño del archivo final. En el ejemplo de la figura 8, el valor real es 296,2 Kelvin (2962/10). Como podemos convertir este valor para su valor original en Kelvin? Para eso, usaremos una importante herramienta en nuestro tutorial, la herramienta “Map Calculation” disponible en ILWIS.

2.6 La herramienta Map Calculation

En la camada “Global Tools”, expanda (“+”) el ítem “Operations”, expanda el ítem “Raster Operations”. Seleccione la opción “Map Calculation”. La ventana “Map Calculation” será abierta, como muestra la figura 9.

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Fig. 9: Ventana “Map Calculation”

En el campo “Expression”, introduzca la operación matemática deseada. Esta opción ejecuta la operación introducida pixel por pixel en una imagen o entre imágenes. Como deseamos dividir el valor de la variable física de todos los pixeles por 10, simplemente introducimos el nombre de la imagen (en comillas simples) y la operación deseada.

'IR' / 10

En “Output Raster Map”, introduzca el nombre del archivo que será creado al ejecutar la operación. En este ejemplo usaremos IR_Kelvin. Al hacer clic en “Defaults” el campo “Value Range” indicará los valores mínimo y máximo de la imagen resultante (en este

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caso 0 y 320 respectivamente). El campo “Precisión” mostrará el número de casas decimales de los pixeles de la imagen resultante (en este caso 0.01). Haga clic en “OK”. La figura 10 muestra el procedimiento completo.

Info.: Para una lista completa de las posibles funciones y operaciones matematicas, visite el siguiente enlace: http://spatial-analyst.net/ILWIS/htm/ilwis/calc_aaf.htm

Fig. 10: Parámetros de entrada para el calculo IR_Kelvin.mpr{dom=value;vr=0.00:320.00:0.01} = 'IR' / 10

Una nueva camada será creada, con el nombre “IR_Kelvin”, como muestra la figura 11.

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Fig. 11: Nueva camada creada

Observe que la nueva camada se ha abierto con la paleta estándar “PSEUDO”. Cambie la paleta de colores para “IR_Kelvin” siguiendo los pasos del tópico 2.4 (asegurese de seguir los pasos usando la camada recién creada), como muestra la figura 12.

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Fig. 12: Cambiando la paleta de colores de la nueva camada para “IR_Kelvin”.

Al hacer clic en cualquier punto de la imagen, obtenemos ahora dos valores. El valor anterior al cálculo y el valor posterior al cálculo realizado con la herramienta “Map Calculation”. En el ejemplo de la figura 13 tenemos los valores 2297 y 229.70 K.

Fig. 13: Nuevos valores obtenidos

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Info.: Esto ocurre porque ambas camadas “IR” y “IR_Kelvin” están activadas (icono ). Si deseas visualizar apenas El valor final (229.70 en el ejemplo), deshabilites La visualización de La camada “IR – raster Map from...” haciendo clic en el checkbox de esta camada.

2.7 Añadiendo un mapa (“Basemap”) en la visualización

Para facilitar la interpretación de la imagen, vamos a añadir un “basemap” ILWIS. Los “basemaps” son shapefiles convertidos para el formato ILWIS. En el menú superior de la ventana de visualización, haga clic en “Layers” -> “Add Layer”. La ventana “Add Data Layer” será abierta. Encuentre la carpeta ILWIS llamada “basemaps” (en el ejemplo de la figura 14, se encuentra en “c:\program files (x86)\n52\ilwis38\system\basemaps”. Elija el basemap “country boundaries” y haga clic en “OK”.

Fig. 14: Ventana “Add Data Layer” añadida

La camada del basemap “country_boundaries” será añadida a la visualización, como muestra la figura 15. El color entandar de un basemap recién añadido es verde.

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Fig. 15: Basemap “country_boundaries” añadida a la visualización

Para añadir tu proprio shapefile (archivos con la extensión “.shp”), en la ventana principal de ILWIS (no la ventana de visualización), ve a “File” -> “Import” -> expanda la opción “Geospatial Data Abstraction Library (GDAL)” -> expanda la opción “vector” -> y elija la opción “ESRI Shapefile”. Busque un archivo de entrada (“input”) y haga clic en “OK”. Un nuevo raster será creado. Importe el raster creado para la ventana de visualización siguiendo los pasos mostrados anteriormente.

2.8 Configurando el mapa añadido

La camada de países recién añadida puede ser configurada. Para ejemplificar una configuración, cambiaremos su color. Haga clic en el símbolo “+” próximo a la camada “country_boundaries” para expandirla y mostrar las opciones de la camada. Expanda el ítem “Display Tools”, expanda el ítem “Portrayal”, expanda el ítem “Fixed Colors”, y haga doble clic en “Single color”. En “Draw color”, elija su color preferido. En este ejemplo, elegimos el color “Cyan”. Haga clic en “Apply”. Minimiza la camada “country_boundaries” haciendo clic en el símbolo “-” próximo a ella. La figura 16 muestra el procedimiento completo.

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Fig. 16: Basemap “country_boundaries” configurada con el color cian

2.9 Añadiendo bordes de latitud y longitud y una grilla de referencia

En la camada “Global Tools”, expanda el ítem “Annotations”, y active la opción “Border”.

Nota: Para activar una opción en la configuración, haga clic en el checkbox próximo a su descripción ( ).

Esto ira añadir los border de latitud y longitud em la ventana de visualización. Aún en la camada “Global Tools”, active también la opción “Graticule”. Esto irá añadir una grilla de referencia en la ventana de visualización, como muestra la figura 17.

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Fig. 17: Bordes de latitud y longitud y grilla de referencia añadidos en la ventana de visualización

2.10 Herramientas de “Zoom” y “Panning”

Para usar las herramientas de “Zoom” y “Panning” en la ventana de visualización, haga clic con el botón derecho en la visualización y elija una de las siguientes opciones:

 Zoom In (Ctrl + I): Hace un zoom en el área clicada o seleccionada. Después de elegir esta opción, el icono del cursor será substituido por una lupa. Haciendo un solo clic, será realizado el zoom en la zona centralizada en el cursor del ratón. Con que desees hacer el zoom en una región especifica, después de elegir esta opción, usando el botón izquierdo del ratón, seleccione la región deseada.  Zoom Out (Ctrl + O): Disminuye el zoom gradualmente con cada clic.  Pan: Al seleccionar esta opción, el cursor será substituido por el icono de una mano. Esta opción permite navegar en la región del zoom.  Entire Map (Ctrl + E): Al seleccionar esta opción, la ventana de visualización mostrará la imagen completa.

Vamos a practicar esta herramienta para hacer el zoom en la región del Estados Unidos y México. Haga clic con el botón derecho del ratón en la región de visualización y elija la

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opción Zoom In (Ctrl + I). Con el botón derecho del ratón clicado, arrastre el puntero del ratón para la región de interés, como muestran las figuras 18 y 19.

Fig. 18: Haciendo zoom en la región de los Estados Unidos y México

Fig. 19: Zoom realizado en la región de los Estados Unidos y México

Vuelva a la visualización del mapa completo haciendo clic con el botón derecho del ratón y eligiendo “Entire Map”, o con la combinación Ctrl + E.

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2.11 Añadiendo una leyenda en la ventana de visualización

Con la camada “IR_Kelvin” abierta y expandida en la ventana de visualización, haga clic con el botón derecho en “Display Tools” y haga clic en “Annotations” ( ). Esto activará el ítem “Annotations” en la lista del ítem “Display Tools”, como muestra la figura 20.

Fig. 20: Activando la opción “Annotations”

Expanda el ítem “Annotations”, expanda el ítem “Leyenda” y lo active. Una leyenda será mostrada en la posición vertical, desajustada, como muestra la figura 21.

Fig. 21: Leyenda añadida a la visualización

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Para ajustar la leyenda para una mejor visualización, haga doble clic en “Appearance”. La ventana “Appearance of Legend” será abierta. Active el checkbox “Background color”, active el checkbox “Draw Boundary”, cambie el titulo para B. TEMPERATURE (K) - 2015 097 16:45 GOES NH IR 10.7 μm, cambie el valor “Min” para 180, el valor “Max” para 350 y el valor “Step” para 20. Haga clic en “Apply” y haga clic en “Close”. La figura 22 muestra el procedimiento completo.

Fig. 22: Configurando la leyenda

También puedes cambiar la orientación y posición de la leyenda en la ventana de visualización. Haga un doble clic en “Size & Position”, en “Orientation” elija “Horizontal”, y en “X Position” y “Y Position” elija los valores de su preferencia. En el ejemplo de la figura 23, la leyenda está posicionada en la parte inferior de la imagen.

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Fig. 23: Posicionando la leyenda

Fig. 24: Imagen del canal infrarrojo realzada en detalle

¡Enhorabuena! Hemos finalizado la manipulación de la primera imagen en GeoTIFF utilizando el software ILWIS.

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PRACTICA 1: Vamos a utilizar la imagen GeoTIFF “GoesEastNH04I30971645.tif” para visualizar el canal Vapor de Agua en Celsius.

Para que el proceso sea más rápido, copie y pegue los siguientes comandos en la ventana principal del software ILWIS, uno a uno, digitando “Enter” para ejecutar cada comando. La figura 25 muestra un ejemplo de comando inserido.

 Primero comando ILWIS: Convertir la imagen GeoTIFF para un raster de ILWIS

open goeseastnh04i30971645.tif -import -output=WV -noshow -method=gdal

Fig. 25: Ejecutando una operación de ILWIS usando línea de comando

 Segundo comando ILWIS: Convertir los pixeles para Celsius

WV_Celsius.mpr{dom=value;vr=-273.17:-14.05:0.01} = (WV / 10) - 273.15

Nota: Después de digital “Enter”, haga clic en “OK” en la ventana “Raster Map Definition”.

 Tercero comando ILWIS: Abrir la imagen

open 'WV.ioc'\WV_Celsius.mpr

Después, cambie manualmente la paleta de colores para “WV_Celsius” (paso 2.4 - páginas 8 y 9), añada un basemap (paso 2.7 - páginas 16, 17 y 18), añada los bordes de latitud y longitud y la grilla de referencia (paso 2.9 - páginas 18 y 19) y añada una leyenda (paso 2.11 - páginas 21 y 22). La leyenda debe tener la siguiente configuración: “Title”: B. TEMPERATURE (C) - 2015 097 16:45 GOES NH WV 6.5μm “Min”: -80 “Max”: 0 “Step”: 20 “Background color”: Active and White “Draw Boundary”: Active “Orientation”: Horizontal

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RESULTADO ESPERADO

Fig. 26: Resultado esperado en la manipulación del canal vapor de agua

Fig. 27: Imagen del canal vapor de agua realzada en detalle

Info.: Puedes salvar el trabajo en “File” -> “Save View”:

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PRACTICA 2: Vamos a utilizar la imagen GeoTIFF “GoesEastNH01V0971645.tif” para visualizar el canal Visible en Albedo.

 Primero comando ILWIS: Convertir la imagen GeoTIFF para un raster de ILWIS

open goeseastnh01v0971645.tif -import -output=VIS -noshow -method=gdal

 Segundo comando ILWIS: Convertir los pixeles para Albedo

VIS_Albedo.mpr{dom=value;vr=0.00:106.00:0.01} = VIS / 10

Nota: Después de digitar “Enter”, haga clic en “OK” en la ventana “Raster Map Definition”.

 Tercero comando ILWIS: Abrir la imagen

open 'VIS.ioc'\VIS_Albedo.mpr

Después, cambie manualmente la paleta de colores para “Finegray” (paso 2.4 - páginas 8 y 9), añada un basemap (paso 2.7 - páginas 16, 17 y 18), añada los bordes de latitud y longitud y la grilla de referencia (paso 2.9 - páginas 18 y 19).

 Aplique un “Strech” entre 0 y 60%

La operación “Strech” distribuye los valores de una imagen de entrada en un rango mayor o menor en un mapa de salida. La operación “Strech” puede ser utilizada por ejemplo para realzar el contraste en el mapa. Para la camada “VIS_Albedo”, aplique un “Strech” (expanda “VIS_Albedo”, expanda “Display Tools” -> Haga doble clic en “Strech”) entre 0 y 60 para obtener un mejor contraste. Esto facilitará mucho la diferenciación entre el océano, la superficie y las nubes. La figura 28 muestra el procedimiento completo.

Fig. 28: Aplicando el “Strech”

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Finalmente, añada una leyenda (paso 2.11 - páginas 21 y 22).

La leyenda debe tener la siguiente configuración: “Title”: ALBEDO (%) - 2015 097 16:45 GOES NH VIS 0.63 μm “Min”: 0 “Max”: 60 “Step”: 10 “Background color”: Active and White “Draw Boundary”: Active “Orientation”: Horizontal

RESULTADO ESPERADO

Fig. 29: Resultado esperado en la manipulación del canal visible

Fig. 30: Imagen del canal visible en detalle

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PRACTICA 3: Para nuestro próximo paso del tutorial, la creación de una nueva paleta de colores usando la interfaz gráfica de ILWIS, utilizaremos los GeoTIFF de Sudamérica transmitidos por INPE. Siguiendo los pasos presentados anteriormente:

1-) Convierta el GeoTIFF “INPE_SAI_201408051300.tif” para un archivo raster de ILWIS.

2-) Convierta los valores de temperatura de brillo de los pixeles para Celsius dividiendo los pixeles por 100 (no por 10!) y restando 273.5. El nombre de la imagen resultante debe ser inpe_sai_201408051300_celsius.

3-) Después, cambie manualmente la paleta de colores para “INVERSE” (paso 2.4 - páginas 8 y 9), añada un basemap (paso 2.7 - páginas 16, 17 y 18), añada los bordes de latitud y longitud y la grilla de referencia (paso 2.9 - páginas 18 y 19). Ajuste el “Strech” para el intervalo de -30 y 30. La figura 31 muestra el resultado esperado. RESULTADO ESPERADO

Fig. 31: Resultado esperado en la manipulación del canal infrarrojo

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2.12 Creando una nueva paleta de colores usando la herramienta “Slicing”

Con la camada “inpe_sai_201408051300_celsius” abierta en la ventana de visualización, expándala haciendo clic en el símbolo “+” próximo a ella. Después de expandirla, expanda el ítem “Display Tools”. Para la visualización anterior definimos un “Strech” entre -30 y 30. Crearemos una paleta de colores que varía entre -90 y 30. Por lo tanto, cambie el “Strech” para el intervalo de -90 a 30. Haga doble clic en la opción “Interactive Representation”. La paleta de colores de la imagen será cambiada para tonos de verde y la ventana “Slicing” será abierta, como muestra la figura 32.

Fig. 32: Paleta de colores interactiva y ventana “Slicing” abierta

En la ventana “Slicing”, cambie el valor estándar “2” para “7”. La escala de colores será dividida en siete partes. Haga doble clic en el último rango de la escala (verde oscuro entre -72.857 y -90.000). La ventana “Step Color” será abierta. La figura 33 muestra los intervalos de los siete rangos y la ventana “Step Color”.

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Fig. 33: Escala dividida en siete partes y ventana “Step Color” abierta

En el lado derecho de la ventana “Step Color”, el valor referido en “Step Color high” será de -72.857143. Cámbielo para -80. Cambie ambos los colores “Custom” (en verde oscuro) para “White” eligiendo este color en ambas las listas, como muestra la figura 34. Haga clic en “OK”.

Fig. 34: Cambiando los parámetros del último rango de la escala en la ventana “Step Color”

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Después de este cambio, esta será la apariencia del mapa:

Fig. 35: Visualización del mapa después del primer cambio

Ahora, haga doble clic en el penúltimo rango de la escala (entre -55.714 y -80.000). La ventana “Step Color” será abierta nuevamente. En el lado derecho de la ventana “Step Color”, el valor referido en “Step Color high” será de -55.714286. Cámbielo para -40. Cambie ambos los colores “Custom” (en verde) para “Magenta” eligiendo este color en ambas las listas, como muestra la figura 36. Haga clic en “OK”.

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Fig. 36: Cambiando los parámetros del penúltimo rango de la escala en la ventana “Step Color”

Haga doble clic en el próximo rango de la escala (entre -38.571 y -70.000). La ventana “Step Color” será abierta nuevamente. En el lado derecho de la ventana “Step Color”, el valor referido en “Step Color high” será de -38.571429. Cámbielo para -60. Cambie ambos los colores “Custom” (en verde) para “Blue” eligiendo este color en ambas las listas, como muestra la figura 37. Haga clic en “OK”.

Fig. 37: Cambiando los parámetros del quinto rango de la escala en la ventana “Step Color”

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Haga doble clic en el próximo rango de la escala (entre -21.429 y -60.000). La ventana “Step Color” será abierta nuevamente. En el lado derecho de la ventana “Step Color”, el valor referido en “Step Color high” será de -21.428571. Cámbielo para -50. Cambie ambos los colores “Custom” (en verde oscuro) para “Cyan” eligiendo este color en ambas las listas, como muestra la figura 38. Haga clic en “OK”.

Fig. 38: Cambiando los parámetros del cuarto rango de la escala en la ventana “Step Color”

Haga doble clic en el próximo rango de la escala (entre -4.286 y -50.000). La ventana “Step Color” será abierta nuevamente. En el lado derecho de la ventana “Step Color”, el valor referido en “Step Color high” será de -4.285714. Cámbielo para -40. Cambie ambos los colores “Custom” (en verde) para “Yellow” eligiendo este color en ambas las listas, como muestra la figura 39. Haga clic en “OK”.

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Fig. 39: Cambiando los parámetros del tercer rango de la escala en la ventana “Step Color”

Haga doble clic en el próximo rango de la escala (entre 12.857 y -40.000). La ventana “Step Color” será abierta nuevamente. En el lado derecho de la ventana “Step Color”, el valor referido en “Step Color high” será de 12.857143. Cámbielo para -30. Cambie ambos los colores “Custom” (en verde) para “Orange” eligiendo este color en ambas las listas, como muestra la figura 40. Haga clic en “OK”.

Fig. 40: Cambiando los parámetros del segundo rango de la escala en la ventana “Step Color”

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Haga doble clic en el próximo rango de la escala (entre 30 y -30.000). La ventana “Step Color” será abierta nuevamente. En el lado derecho de la ventana “Step Color”, el valor referido en “Step Color high” será de 30. Manténgalo así. Cambie el valor de “Step Color low” para “White” y el valor de “Step Color high” para “Black”, como muestra la figura 41. Haga clic en “OK”.

Fig. 41: Cambiando los parámetros del primer rango de la escala en la ventana “Step Color”

La imagen resultante puede ser vista en la figura 42.

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Fig. 42: Imagen resultante, realzada con una paleta de colores personalizada

Para salvar la paleta de colores recién creada, haga clic en el símbolo del disco flexible en la ventana “Slicing”. Como vimos en 2.4, en ILWIS una paleta de colores es llamada “representation”. Salve la nueva paleta (archivo con la extensión “.rpr”) en la carpeta de su preferencia (por ejemplo, “C:\VLAB”).

Info.: Puedes encontrar las tablas de colores estándar de ILWIS en la carpeta: “C:\Program Files (x86)\n52\ILWIS38\system”. Puedes salvar las paletas creadas en esta carpeta.

Por último, añada una leyenda (paso 2.11 - páginas 21 y 22).

La leyenda debe tener la siguiente configuración: “Title”: BRIGHTNESS TEMPERATURE (°C) “Min”: -80 “Max”: 60 “Step”: 20 “Background color”: Activo y “White” “Draw Boundary”: Activo “Orientation”: Horizontal

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La imagen resultante puede ser vista en la figura 43.

Fig. 43: Leyenda añadida a la imagen resultante

Hemos finalizado nuestra imagen realzada. Con eso, hemos aprendido como crear paletas de colores personalizadas, que pueden ser utilizadas en otras imágenes que tengan pixeles con el mismo tipo de información. Para reforzar el aprendizaje, en la próxima práctica crearemos una tabla de colores para el canal vapor de agua.

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PRACTICA 4: Siguiendo los pasos presentados anteriormente:

1-) Convierta el GeoTIFF “INPE_SAW_201408051300.tif” para un archivo raster de ILWIS.

2-) Convierta los valores de temperatura de brillo de los pixeles para Celsius dividiendo los pixeles por 100 y restando 273.5. El nombre de la imagen resultante debe ser inpe_saw_201408051300_celsius.

3-) Después, cambie manualmente la paleta de colores para “INVERSE” (paso 2.4 - páginas 8 y 9), añada un basemap (paso 2.7 - páginas 16, 17 y 18), añada los bordes de latitud y longitud y la grilla de referencia (paso 2.9 - páginas 18 y 19).

4-) Crea una paleta de colores para un resultado semejante al mostrado en la figura 44 y añada una leyenda (paso 2.11 - páginas 21 y 22).

RESULTADO ESPERADO

Fig. 44: Resultado esperado en la manipulación del canal vapor de agua

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3 MANIPULANDO LOS DATOS HRIT DEL SATELITE METEOSAT-10

En esta sesión, semejante a lo que hemos hecho con los datos del satélite GOES-13, manipularemos las imágenes del satélite METEOSAT-10. Primeramente aprenderemos como convertir lo datos crudos para el formato raster de ILWIS. Luego, los proximos pasos serán muy semejantes a lo visto hasta ahora (cambio de la tabla de colores, “streching”, añadir una mapa, bordes de latitud y longitud, grillas de referencia y leyenda). Por fin, iremos un poco más adelante, aprendiendo como hacer operaciones matemáticas entre imágenes (para la creación del NDVI) y creando composiciones RGB utilizando algunos scripts de ILWIS.

3.1 Preparando el entorno de trabajo

En el sistema GEONETCast-Americas son transmitidas imágenes del satélite MSG en el formato HRIT de 3 en 3 horas. Descargue las muestras HRIT (archivo “HRIT-Test.zip”) en el siguiente enlace:

https://www.dropbox.com/s/4aixy2vmdtdbuod/HRIT-Test.zip.rar?raw=1

Info.: Los datos HRIT como los utilizados en este tutorial pueden ser recibidos a través del sistema GEONETCast-Americas y se localizan en la carpeta “KenCast\Fazzt\incoming\” en su estación de recepción.

Crea una carpeta llamada “MSG-HRIT” en el directorio “C:\” y extraiga el contenido del archivo “HRIT-Test.zip” en ella.

Descargue también los scripts ejemplo para la creación de las composiciones RGB en el siguiente enlace, y extraiga los scripts (archivo “Scripts_RGB.zip”) en la carpeta “C:\VLAB”.

https://www.dropbox.com/s/zuruolfavzorw2c/Scripts_RGB.zip?raw=1

3.2 Instalación básica del “GEONETCast-Toolbox”

Para convertir los datos crudos del satélite a archivos raster de ILWIS utilizaremos un plugin llamado GEONETCast-Toolbox. Baje el GEONETCast-Toolbox en el siguiente enlace:

http://52north.org/downloads/category/41-toolbox

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Para que plugin funcione correctamente, baje también la última versión del “Earth Observations Toolbox dll”, que puede ser encontrada en el siguiente enlace:

http://52north.org/downloads/category/86-toolboxdll-updates

Extraiga el archivo “52n-eo-gnc-toolbox-1.6.zip” en la carpeta “C:\Program Files (x86)\n52\ILWIS38\Extensions”. Luego, borre el archivo “52n-eo-gnc-toolbox-1.6.zip”. Extraiga el archivo “dll_ilwis380.zip” en la carpeta “C:\Program Files (x86)\n52\ILWIS38\Extension\Geonetcast-Toolbox”. Ejecute el software ILWIS, y en el menú de operaciones (sub-ventana izquierda), aparecerá la opción “GEONETCast”. Expanda la opción “GEONETCast” y haga doble clic en “Toolbox”. La ventana principal del plugin “GEONETCast-Toolbox” será abierta, como muestra la figura 45.

Fig. 45: Ventana principal del plugin GEONETCast-Toolbox de ILWIS

Info.: El plugin GEONETCast-Toolbox tiene una variedad de funcionalidades. Para usarlas todas, tendrás que instalar paquetes adicionales. Para las actividades de este tutorial, las instrucciones vistas hasta el momento son suficientes. Para conocer la instalación completa y otras características de este plugin, acceda al siguiente enlace:

http://52north.org/files/earth-observation/userguides/gnc/GNC_Toolbox_Userguide_V16.pdf

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3.3 Convirtiendo los datos HRIT para el formato raster de ILWIS

En el GEONETCast-Toolbox, expanda “Geonetcast”, expanda “MSG-HRIT”, y haga clic en “MSG Data Retriever”. Haga clic en botón “Start MSG Data retriever”. El software “Meteosat Second Generation Data Retriever” será abierto, como muestra la figura 46.

Fig. 46: Ventana principal del software MSG Data Retriever

En el menú superior, haga clic en “File” -> “Data Sources”. La ventana “Data Sources” será abierta. Haga doble clic en la única línea de fuente de de datos asignada y la ventana “Edit existing Data Source” será abierta. Haga clic en “Browse” y seleccione la carpeta “C:\MSG-HRIT” creada en el paso 3.1, como muestra la figura 47.

Fig. 47: Cambiando la fuente de datos del MSG Data Retriever

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De vuelta a la ventana “Edit existing Data Source”, haga clic en “Auto-detect” y “OK”. En la ventada “Data sources”, haga clic en “Close”. La figura 48 muestra el procedimiento completo.

Fig. 48: Cambiando la fuente de datos del MSG Data Retriever (continuación)

De vuelta a la ventana principal, en “Channels” seleccione todos los canales, excepto los canales “IR_134” y “HRV”. En “Conversion”, seleccione “Reflectance / Temperature (K)”, en “Output”, “Format”, seleccione “ILWIS Raster Map”, haga clic en “Browse…” y seleccione la carpeta “C:\VAB”. Haga clic en “Execute”. Después del procesamiento, todos los canales seleccionados serán convertidos para el formato raster de ILWIS y estarán en la carpeta “C:\VLAB”. La figura 49 muestra el procedimiento completo.

Nota: Al hacer clic y arrastrar el puntero del ratón por el mapa, puedes seleccionar la región de su interés. El tamaño del archivo resultante será menor y el procesamiento mucho más rápido.

Fig. 49: Convirtiendo los datos HRIT para raster de ILWIS

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Info.: Puedes hacer todas las operaciones anteriores utilizando líneas de comando. Haga clic en el botón “Show command line” en la parte inferior de la ventana para ver las alternativas en línea de comando para cada canal / opción.

3.4 Manipulaciones básicas con las imágenes MSG

Vamos a recordar los procedimientos vistos en la manipulación de las imágenes del satélite GOES-13. Abra el software ILWIS y seleccione la carpeta de trabajo (“C\VLAB”). La figura 50 muestra como debe ser la visualización de esta carpeta. Podemos ver los datos de todos los canales convertidos y los scripts para la creación de composiciones RGB.

Fig. 50: Datos del satélite MSG en la carpeta de trabajo

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Para cada canal convertido, tres archivos son generados: coordenadas geográficas, georreferencia y raster, como muestra la figura 51.

Fig. 51: Contenido de cada canal convertido

En la ventana principal, haga un duplo clic en el archivo “201404171200_VIS006” (icono ). La ventana de visualización será abierta y la imagen estará con la paleta de colores “PSEUDO”, como muestra la figura 52.

Fig. 52: Imagen abierta con la paleta de colores “PSEUDO”

Siguiendo el procedimiento visto en 2.4, cambie la paleta de colores de “PSEUDO” para “FINEGRAY”. El resultado se puede ver en la figura 53.

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Fig. 53: Paleta de colores modificada para “FINEGRAY”

Observe que la imagen se muestra en el tono gris claro. Podemos mejorar la visualización con la herramienta “Strech”. Cambie el “Strech” (“Display Tools” -> Doble clic en “Strech”) para el intervalo entre 0 y 1, obteniendo un mejor contraste como muestra la figura 54. Eso facilitará la diferenciación entre océano, superficie y nubes.

Fig. 54: Visualización con “Strech” entre 0 y 1.

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Siguiendo el procedimiento visto en 2.7, añada el basemap “country_boundaries”. El resultado puede ser visto en la figura 55.

Fig. 55: Camada de países añadida a la visualización

En este punto, tenemos 4 camadas en la ventana de visualización:

 Global Tools (herramientas globales);  country_boundaries (delimitación de países);  “201404171200_VIS006” (la imagen de METEOSAT);  Background (configuraciones del fondo de la visualización).

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Siguiendo el procedimiento visto en 2.8, configure el basemap y cambie su color para “Cyan”. El procedimiento puede ser visto en la figura 56.

Fig. 56: Camada de países configurada con el color “Cyan”

Siguiendo el procedimiento visto en 2.9, añada los bordes de latitud y longitud, y la grilla de referencia. El procedimiento puede ser visto en la figura 57.

Fig. 57: Bordes de latitud y longitud y grilla de referencia añadidos a la visualización

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Como vimos en el paso 2.5, cada pixel de la imagen en la ventana de visualización contienen tres informaciones: latitud, longitud y el valor de la variable física. En el rincón inferior derecho de la ventana de visualización podemos ver la latitud y longitud del pixel en el puntero del ratón, en grados decimales y en grados, minutos y segundos, como muestra la figura 58.

Fig. 58: Bordes de latitud y longitud y grilla de referencia añadidos a la visualización

Conforme vimos en la sección 3.3, al convertir los datos HRIT nivel 1.5 al formato raster del software ILWIS con la herramienta “MSG Data Retriever”, elegimos la opción “Reflectance / Temperature (K)”, como muestra la figura 59.

Fig. 59: Selección de la unidad de cada pixel en el software MSG Data Retriever

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Esta opción genera imágenes con pixeles en reflectancia para los canales solares y en temperatura de brillo para los canales infrarrojos. Para el canal de 0.6 μm que acabamos de abrir y manipular, la variable que puede ser accedida es la reflectancia. Para acceder los valores de reflectancia en cada pixel, como vimos en 2.5, debemos seleccionar la opción “Normal” (icono ) en la barra de herramientas superior de la ventana de visualización, como muestra la figura 60.

Fig. 60: Recuperando informaciones de un pixel

Siguiendo el procedimiento visto en 2.11, añada una leyenda a la visualización.

La leyenda debe tener la siguiente configuración: “Title”: Reflectancia – Canal 0.6 μm 0 17/04/2014 – 12:00 UTC “Min”: 0 “Max”: 1 “Step”: 2 “Background color”: Activo y “White” “Draw Boundary”: Activo “Orientation”: Horizontal

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El resultado puede ser visto en la figura 61.

Fig. 61: Posicionando la leyenda en la ventana de visualización

3.5 Añadiendo diversas imágenes en la misma ventana de visualización

Vamos a añadir el canal de vapor de agua (6,2 μm) “201404171200_WV_062” a la ventana de visualización. Eso será necesario para nuestra próxima actividad, la interpretación de las variables físicas. Todavía en la ventana de visualización del canal visible, en el menú superior, haga clic en “Layers” -> “Add Layer”. La ventana “Add Data Layer” será abierta, con el directorio “C:\VLAB” ya abierto. Seleccione el raster “201404171200_WV_062” y haga clic en “OK”. La figura 62 muestra el procedimiento.

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Fig. 62: Añadiendo una nueva camada a la ventana de visualización

La camada “201404171200_WV_062” será añadida a la ventana de visualización con la paleta de colores “PSEUDO”, como muestra la figura 63.

Fig. 63: Camada de la imagen del vapor de agua (6,2 μm) añadida con la paleta “PSEUDO”

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Ahora tenemos 5 camadas en la ventana de visualización:  Global Tools (herramientas globales);  “201404171200_WV_062” (la imagen del canal 6.2); <- Camada recién añadida.  country_boundaries (delimitación de países);  “201404171200_VIS006” (la imagen del canal visible);  Background (configuraciones del fondo de la visualización).

Cambie la paleta de colores de la camada “201404171200_WV_062” de “PSEUDO” para “INVERSE”. El resultado se puede ver en la figura 64.

Fig. 64: Camada de la imagen del vapor de agua (6,2 μm) con la paleta “INVERSE”

Sin embargo, ya no visualizamos el mapa de los países. Eso pasa porque la camada “country_boundaries” está debajo de la camada recién importada “201404171200_WV_062”. Haga clic en la camada “country_boundaries” y arrástrela

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para la parte de arriba de la camada “201404171200_WV_062”, como muestra la figura 65.

Fig. 65: Arrastrando la camada “country_boundaries” para la posición superior

Ahora podemos visualizar la camada de mapas, pues está arriba de todas las demás camadas de la visualización, como muestra la figura 66.

Fig. 66: Visualización de la camada del mapa

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Info.: Estamos visualizando la camada de 6,2 μm, pues todas las camadas están activas y la camada de 6,2 μm está arriba de la camada del canal visible (0,6 μm). Para volver a visualizar la imagen del canal visible, desactive la camada del vapor de agua. Para volver a visualizar la camada del canal vapor de agua, actívala nuevamente.

Al hacer clic en cualquier punto de la imagen con el botón izquierdo del ratón obtenemos ahora , la reflectancia del canal de 0,6 μm y la temperatura de brillo del canal 6,2 μm en Kelvin, como muestra la figura 67.

Fig. 67: Extrayendo los valores de reflectancia y temperatura de brillo (canal vapor de agua)

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PRACTICA 5: Añadiendo el canal infrarrojo (10,8 μm) a la ventana de visualización.

Añada el canal infrarrojo (10,8 μm) “201404171200_IR_108” a la ventana de visualización. Cambie la paleta de colores para “INVERSE”, y arrastre la camada de mapas para arriba de las demás para que sea visible. Haga clic en cualquier punto de la imagen. Ahora obtenemos tres valores, la reflectancia del canal 0,6 μm, la temperatura de brilho del canal 6,2 μm en Kelvin y la temperatura de brillo del canal 10,8 μm también en Kelvin, como muestra la figura 68 y 69.

RESULTADO ESPERADO

Fig. 68: Canal infrarrojo añadido a la ventana de visualización

Fig. 69: Visualización de los valores de los tres canales a la vez

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PRACTICA 6: Interpretación física de los valores obtenidos para diferentes bandas espectrales en diferentes regiones (suelo, océano, nubes y otros).

Considere las regiones “A” a “J”, vistas en la figura 70.

Fig. 70: Zonas para el análisis

Llena la tabla de la próxima página con los valores aproximados de Reflectancia (canal 0,6 μm), y Temperatura de Brillo (canales 6,2 μm y 10,8 μm) para las zonas geográficas “A” a “J”.

Info.: Utilice la herramienta “Zoom In” (icono en la barra de herramientas superior, o “Ctrl+I”) para visualizar las regiones en detalle. Al seleccionarla, haga clic con el botón izquierdo del ratón en el área de visualización del mapa y arrastre el cursor del ratón, seleccionando el área de zoom deseado. El ejemplo de la figura 71 muestra la visualización de las regiones “C” y “B”. Al dar el zoom, haga clic con el botón derecho del ratón y elija “Normal” para volver a visualizar los valores de los pixeles al hacer clic con el botón izquierdo. Para volver a la visualización completa del mapa, haga clic con el botón derecho en el mapa y selecciona la opción “Entire Map” (o “Ctrl+E”).

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Fig. 71: Ejemplo de zoom en las regiones “C” y “B”

TABLA - ZONAS, VALORES DE REFLECTANCIA Y TEMPERATURA DE BRILLO

Latitud Longitud Región Zona VIS INFRA [°K] VAPOR [°K] Aproximada Aproximada

Mar A 40,00 N 6,00 E Mediterráneo

B 23,00 N 33,00 E Rio Nilo - Sur

C 28,00 N 30,00 E Rio Nilo - Norte

D 18,00 N 5,00 W Deserto

Floresta E 2,00 S 26,00 E Africana

Sur da Floresta F 9,00 S 59,00 W Amazónica

Nube – Oeste G 6,00 S 55,00 W de la Amazonia

H 22,00 S 52,00 W Rio Paraná

Océano I 2,00 N 2,00 W Atlántico - (“Sun Glint”)

Océano J 2,00 N 13,00 W Atlántico Fig. 72: Tabla para análisis de los datos extraídos

¿Podrías justificar los valores de reflectancia y temperatura de brillo obtenidos en cada región?

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3.6 Calculando el Índice de Vegetación por Diferencia Normalizada (NDVI)

Para esta actividad práctica será necesario realizar operaciones matemáticas entre dos archivos raster. Para eso utilizaremos la herramienta “Map Calculation”, que permite realizar operaciones pixel a pixel en un archivo raster o entre archivos raster, como vimos en el tópico 2.6.

Antes, hagamos una operación simple con las imágenes de METEOSAT. Abra la imagen “201404171200_IR_108”. Cambie la paleta de colores para “IR_KELVIN” y añada un mapa base. Como hemos visto en nuestra actividad de interpretación, podemos seleccionar el ítem “Normal” (icono ) en el menú superior y hacer clic en un determinado punto de la ventana de visualización para extraer los valores de temperatura de brillo en Kelvin, como muestra la figura 73.

Fig. 73: Extrayendo los datos del canal 10.8 μm en temperatura de brillo (Kelvin)

Pero, y se deseáramos extraer los valores en Celsius? Vamos a utilizar la herramienta “Map Calculation” para realizar la conversión. En la camada “Global Tools”, expanda (“+”) el ítem “Operations”, expanda el ítem “Raster Operations”. Seleccione la opción “Map Calculation”. La ventana “Map Calculation” será abierta, como muestra la figura 74.

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Info.: Las operaciones realizadas gráficamente en los próximos pasos pueden ser realizadas a través de la interfaz de línea de comando del software ILWIS. Para convertir de Kelvin para Celsius, basta inserir el siguiente comando en la interfaz de línea de comando y hacer clic en “Enter”:

'201404171200_IR_108_Celsius'.mpr{dom=value;vr=-84.636:65.395:0.000} = '201404171200_IR_108' - 273.15

Fig. 74: La ventana “Map Calculation”

En el campo “Expression”, introduzca la operación matemática deseada. La función “Map Calculation” ejecuta la operación introducida pixel por pixel en una imagen o entre imágenes. Como deseamos convertir los valores de Kelvin para Celsius, introduciremos en nombre de la imagen entre comillas simples y la operación deseada:

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'201404171200_IR_108' – 273.15

En “Output Raster Map”, introduzca el nombre del archivo que será creado al ejecutar la operación. En este ejemplo usaremos 201404171200_IR_108_Celsius. Al hacer clic en “Defaults” el campo “Value Range” indicará los valores mínimo y máximo de la imagen resultante (en este caso -84,636 y 65,395 Celsius respectivamente) como muestra la figura 75. Haga clic en “OK”.

Fig. 75: Parámetros introducidos para el cálculo del nuevo archivo raster

Una nueva camada será creada, llamada “201404171200_IR_108_Celsius”. La nueva camada será mostrada en la ventana de visualización con la paleta de colores “PSEUDO”. Cambie la paleta de colores para “IR_Celsius”. Haga clic en cualquier punto de la ventana de visualización para extraer los datos en “Kelvin” y “Celsius”, como muestra la figura 76.

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Fig. 76: Extrayendo los valores en Kelvin y Celsius

Para visualizar solamente los valores en Celsius al hacer clic en la ventana de visualización, desactive la camada original “201404171200_IR_108”, como muestra la figura 77.

Fig. 77: Extrayendo los valores solamente en Celsius

Perfecto, ahora ya hemos practicado operaciones matemáticas con las imágenes de METEOSAT. Podemos empezar a realizar operaciones entre imágenes para la creación del NDVI. En la ventana principal, en la lista de operaciones (Operation-Tree), expanda el

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ítem “Raster Operations”, y seleccione la opción “Map Calculation”. La ventana “Map Calculation” será abierta, como muestra la figura 78.

Fig. 78: Seleccionando la opción “Map Calculation” directamente en la lista de operaciones

Introduzca la siguiente operación en el campo “Expression”:

('201404171200_VIS008' - '201404171200_VIS006') / ('201404171200_VIS008' + '201404171200_VIS006')

En “Output Raster Map”, introducimos el nombre del archivo raster que será creado después de la ejecución de la operación. En nuestro ejemplo, utilizaremos “NDVI”. Haga clic en “Defaults”. Sabemos que el índice de vegetación varía entre 0 y 1. En “Value Range” introduzca el valor “0” en la caja de texto a la izquierda y el valor “1” en la caja de texto a la derecha. En “Precision” introduzca el valor “0.0”. Los valores del “Value Range” serán automáticamente cambiados para “0.000” y “1.000”. Haga clic en “Show”. La figura 79 muestra el procedimiento completo.

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Fig. 79: Parámetros introducidos para el cálculo del NDVI

Una nueva ventana será abierta con la imagen resultante con la paleta de colores “PSEUDO”, como muestra la figura 80.

Fig. 80: Imagen NDVI con la paleta de colores estándar “PSEUDO”

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Para realizar operaciones entre imágenes con la herramienta “Map Calculation”, las imágenes utilizadas en el cálculo deben obligatoriamente tener las mismas dimensiones (las dimensiones pueden ser verificadas en el archivo de georreferencia).

Expanda la camada recién creada “NDVI”, haciendo clic en el “+” cerca de la misma. Expanda el ítem “Display Tools”, expanda el ítem “Portrayal”, haga un duplo clic en “Representation”. La ventana “Set Representation” será abierta. En “Representation”, elija la opción “NDVI1” y haga clic en “Apply”. La paleta de colores será cambiada. Haga clic en “Close”. La figura 81 muestra la imagen resultante.

Fig. 81: Imagen NDVI con la paleta de colores modificada para “NDVI1”

Hemos realizado en cálculo del NDVI con éxito. Sin embargo, es una buena práctica desconsiderar las áreas de nebulosidad, evitando errores de interpretación. Existen diversos modos para lograr este objetivo. En nuestro ejemplo, utilizaremos un límite fijo de

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276 K para la detección de nubes. Para eso utilizaremos el canal de 10.8 μm, y la función condicional “SI” (“IFF”, en la sintaxis de ILWIS). .

3.7 Utilizando instrucciones condicionales en ILWIS

La función IFF() tiene la siguiente sintaxis: IFF(a,b,c), siendo “a”, “b” y “c” los datos de entrada de la función. El dato “a” es la condición test. Los datos “b” y “c” son los datos retornados en el mapa resultante caso la condición “a” sea verdadera o falsa, respectivamente. Por ejemplo:

IFF(Entrada > 20, 50, 10)

Entrada Salida

45 40 30 50 50 50

30 15 10 50 10 10

10 15 30 10 10 50

En este ejemplo, si el pixel de entrada es mayor que 20, el pixel de salida correspondiente tendrá el valor 50. Caso contrario, tendrá el valor 10. Veamos como eso se aplica al desconsiderar la nubosidad en nuestra imagen NDVI.

En la camada “Global Tools”, expanda (“+”) el item “Operations”, expanda el item “Raster Operations”. Elija la opción “Map Calculation”. La ventana “Map Calculation” será abierta. Introduzca la siguiente operación en el campo “Expression”:

IFF(('201404171200_IR_108' < 276), -1, 'NDVI')

Podrías interpretar esta expresión?

En “Output Raster Map”, introducimos el nombre del archivo raster a ser reado al ejecutar la operación. En nuestro ejemplo utilizaremos “NDVI_SIN_NUBES”. Haga clic en “Defaults” y si desear, introduzca una descripción en el campo “Description”. Haga clic en “Show”. La figura 82 muestra el procedimiento completo.

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Fig. 82: Parámetros introducidos para desconsiderar la nebulosidad utilizando un límite fijo

La camada “NDVI_SIN_NUBES” será creada con la paleta de colores estándar (“PSEUDO”). Observe que las zonas en azul son las zonas de probable nubosidad.

Fig. 83: Imagen NDVI sin nubosidad con la paleta de colores estándar “PSEUDO”

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Expanda la camada “NDVI_201404171200_sin_nubes”, haciendo clic en el “+” cerca de la misma. Expanda el ítem “Display Tools”, expanda el ítem “Portrayal”, haga un duplo clic en “Representation”. La ventana “Set Representation” será abierta. En “Representation”, elija la opción “NDVI1” y haga clic en “Apply”. La paleta de colores será modificada. Haga clic en “Close”. El resultado puede ser visto en la figura 84.

Fig. 84: Imagen NDVI sin nubosidad con la paleta de colores modificada para “NDVI1”

Introduzca el basemap “country_boundaries” (como sugerencia, configure la línea con el color ). Introduzca también los bordes de latitud y longitud, la grilla de referencia y una leyenda. En la leyenda, active la opción “Background color”, active la opción “Draw Boundary”, configure el valor “Min” como “0”, el valor “Max” como “1”, y el “Step” como “0.2”. Para visualizar los valores de la camada recién creada al clicar con el botón izquierdo del ratón en la ventana de visualización, desactive la camada “NDVI” y

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mantenga la camada “NDVI_SIN_NUBES” activa. La figura 85 muestra el resultado esperado.

Fig. 85: Imagen NDVI sin nubosidad con basemap, bordes, grilla y leyenda

Haga zoom en alguna región de interés y extraiga los datos del índice de vegetación haciendo clic en el botón izquierdo del ratón en la ventana de visualización, como muestra la figura 86.

Fig. 86: Imagen NDVI con zoom aplicado en la región de interés

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3.8 Creando composiciones RGB’s usando scripts en ILWIS

Para la creación de composiciones RGB usando datos de SEVIRI, seguiremos los procedimientos encontrados en [2]. Abra la carpeta de trabajo. Puedes encontrarla usando el navegador de la ventana principal, o usando la barra de herramientas en la parte superior de la ventana, haciendo clic en el icono [New Catalog] y navegando hasta el directorio deseado. Al navegar hasta el directorio, podrás ver los canales convertidos de SEVIRI y los ejemplos de scripts RGB, como muestre la figura 87.

Fig. 87: Canales convertidos del sensor SEVIRI y los ejemplos de scripts RGB creados con ILWIS

Para la primera demonstración, haga doble clic en el script “Create Natural” (simbol ). El editor de scripts será abierto. Haga clic en el botón “Run Script” en la barra de herramientas superior (botón con el simbol “Play” ). Una nueva ventada será abierta. Seleccione los canales necesarios para la creación de un RGB natural (0,6 μm, 0.8 μm y 1.6 μm). Haga clic en “OK”. El script será ejecutado. La figura 88 muestra el procedimiento completo.

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Fig. 88: Ejecutando el script “Create Natural”

Info.: Podrías ejecutar el script introduciendo el siguiente comando en la interfaz de línea de comando de ILWIS y dándole al “Enter” en seguida:

run 'C:\VLAB\Create Natural'.isl

Este script calculará los componentes Rojo, Verde y Azul de la composición RGB “Natural Colors”. Durante la ejecución del script, tres ventanas surgirán con la imagen calculada para cada color, con la paleta de colores “PSEUDO”, como muestra la figura 89.

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(a) (b)

(c) Fig. 89: Componentes R (a), G (b) y B (c) de la composición “Natural Colors” con la paleta “PSEUDO”

Después de calcular las tres, todas las ventanas se cerrarán automáticamente, y la ventana “Create Maplist” será abierta.

En la lista de la izquierda, seleccione las tres bandas (“natural_blue”, “natural_green” y “natural_red”), haga clic en el botón “>” y elije un nombre para el “Map List” (en nuestro ejemplo, “Natural Colors”). Haga clic en “OK”. La figura 90 muestra el procedimiento completo.

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Fig. 90: Creando un “Map List” para mostrar la composición RGB

Un nuevo Map List llamado “Natural Colors” será creado y aparecerá en el directorio de trabajo, como muestra la figura 91.

Fig. 91: Lista de mapas “Natural Colors” recién creada

Haga doble clic en el maplist “Natural Colors” (icono ) y la ventana “Map List” será abierta. Haga clic en el botón “Open As ColorComposite” (icono ) en la barra de herramientas superior, como muestra da figura 92.

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Fig. 92: Abriendo tres archivos raster como una composición colorida

La composición RGB “Natural Colors” será abierta, como muestra la figura 93.

Fig. 93: Composición RGB Natural Colors abierta en la ventana de visualización

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Hagamos el mismo procedimiento para el RGB “Airmass”. Abajo un resumen del proceso.

1-) Haga un doble clic en el script “Create Airmass” (simbol ) y haga clic en el botón “Run Script” en la barra de herramientas superior (simbol ), o simplemente introduzca el comando run 'C:\VLAB\Create Airmass'.isl en la interfaz de línea de comando.

2-) Seleccione los canales necesarios para crear la composición RGB de Masa de Aire (6,2 μm, 7.3 μm, 9,7 μm y 10,8 μm) como muestra la figura 94. Haga clic en “OK”.

Fig. 94: Seleccionando los canales para la composición RGB “Airmass”

Espera hasta que el proceso termine (tres ventanas serán abiertas con las componentes R, G y B y se cerraran automáticamente). La ventana “Create MapList” será abierta.

3-) En la lista de la izquierda, seleccione las tres bandas (“airmass_blue”, “airmass_green” y “airmass_red”), haga clic en el botón “>” y elije un nombre para el “Map List” (en nuestro ejemplo, “Airmass”). Haga clic en “OK”.

4-) Haga doble clic en el maplist Airmass (icono ) y la ventana “Map List” será abierta. Haga clic en el botón “Open As ColorComposite” (icono ) en la barra de herramientas superior. La composición RGB “Airmass” será abierta, como muestra la figura 95.

Nota: Puedes añadir un mapa, bordes y grilla normalmente, siguiendo los procedimientos aprendidos hasta el momento.

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Fig. 95: Composición RGB Airmass abierta en la ventana de visualización

También puedes cambiar dinámicamente la contribución de cada componente de color. Vamos a testar esta característica.

Expanda la camada “Airmass”, expanda la camada “Display Tools”, y expanda la camada “Color Composite”. Haga doble clic en uno de los componentes (en el ejemplo de la figura 96, el componente “Red”). La ventana “Set Strech” será abierta. Cambie el límite superior para 110, haga clic en “OK”. La figura 96 muestra el procedimiento.

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Fig. 96: Cambiando dinámicamente la contribución de cada componente de colores

Observe que los tonos en rojo son más evidentes ahora, como muestra la figura 97.

Fig. 97: Cambiando dinámicamente la contribución de la componente roja

Vuelva a seleccionar el límite del “strech” para 255 y obtendrás la composición original.

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PRACTICA 6: Composiciones RGB utilizando scripts ILWIS.

Siguiendo los procedimientos vistos en los tópicos anteriores crea las composiciones RGB “Dust”, “Ash”, “Convection” y “Daytime Microphysical” utilizando sus respectivos scripts.

RESULTADOS ESPERADOS

COMPOSICIÓN “DUST”:

Fig. 98: Composición RGB “Dust” (polvo)

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COMPOSICION “ASH”:

Fig. 99: Composición RGB “Ash” (cenizas)

Fig. 100: Composición RGB “Ash” (cenizas) en detalle

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COMPOSICION “CONVECTION”:

Fig. 101: Composición RGB “Convection” (sistemas convectivos)

Fig. 102: Composición RGB “Convection” (sistemas convectivos) en detalle

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COMPOSICION “DAYTIME MICROPHYSICAL”:

Fig. 103: Composición RGB “Daytime Microphysical”

Fig. 104: Composición RGB “Daytime Microphysical” en detalle

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4 CONCLUSION

En este tutorial hemos utilizado la herramienta ILWIS para manipular imágenes del satélite GOES-13 en el formato GeoTIFF e imágenes del satélite METEOSAT en el formato HRIT, ambas transmitidas en tiempo casi real por el sistema GEONETCast- Americas.

Hemos hecho las siguientes operaciones: conversión entre formatos, aplicación de operaciones matemáticas, creación de tablas de colores, aplicación de leyendas, bordes de latitud y longitud, grilla de referencia y la creación de composiciones RGB a través de scripts.

Es muy importante resaltar que las operaciones realizadas en este tutorial pueden ser reproducidas con una infinidad de otras herramientas, como McIDAS-V y Quantum GIS. Hemos elegido e software ILWIS para el desarrollo de este tutorial por su simplicidad de aprendizaje.

El objetivo de este tutorial es que el usuario GEONETCast-Americas se familiarice con los las operaciones básicas encontradas en un GIS y pueda avanzar con sus propios estudios y análisis de interés.

Sugerimos que el usuario explore las demás opciones encontradas en la lista de operaciones para explorar todo el potencial de esta amigable herramienta.

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5 GLOSÁRIO

CPTEC Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos DSA Divisão de Satélites e Sistemas Ambientais European Organization for the Exploitation of Mateorological EUMETSAT Satellites GDAL Geospatial Data Abstraction Library GeoTIFF Georreferenced Tagged Image File Format GIS Geographical Information System GNC-A GEONETCast-Americas GOES Geostationary Operational Environmental Satellite ILWIS Integrated Land and Water Information System INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais IR Infrarrojo MSG Meteosat Second Generation NESDIS National Environmental Satellite, Data, and Information Service NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration R/G/B Red / Green / Blue SEVIRI Spinning Enhanced Visible and InfraRed Imager VLAB Virtual Laboratory WV Water Vapor

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6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] ILWIS History. Recuperado de: http://52north.org/communities/ilwis/history (consultado: 28 de marzo de 2016)

[2] Best practices for RGB compositing of multi-spectral imagery. User Service Division, EUMETSAT. Recuperado de: http://oiswww.eumetsat.int/~idds/html/doc/best_practices.pdf (consultado: 28 de marzo de 2016)

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APÉNDICE A CONTROL DE VERSIONES v1.0.0 Versión inicial del tutorial. (Diego Souza, 29/03/2016).

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APÉNDICE B NOTAS DEL USUÁRIO

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