Mapeo de plantas invasoras

Mapeo de plantas invasoras

Mapeo de plantas invasoras con drones e imágenes satelitales

Este proyecto está Activo

Con la ayuda de imágenes de dron e imágenes satelitales de alta resolución, hemos creado mapas de la distribución y densidad de varias especies de plantas invasoras en la zona húmeda de distintas islas en el archipiélago. Esta información es importante para poder planear acciones de control para las especies que afectan negativamente las especies nativas. Adicionalmente, nos ayuda a identificar áreas de conservación prioritaria para la protección de especies de plantas y animales amenazados.

Las especies de plantas más invasoras en la zona húmeda de las Islas Galápagos son mora (Rubus niveus), guayaba (Psidium guajava), cedrela (Cedrela odorata), pasto elefante (Pennisetum purpureum) y cascarilla (Cinchona pubescens). La distribución de estas especies fue determinada utilizando imágenes de dron con tipos de vegetación conocidos para muestrear perfiles de color en las imágenes satelitales. El resultado de los mapas para el área del Parque Nacional Galápagos nos permite estimar la cobertura de estas especies con una precisión de 80-90%.

Nuestro equipo de investigación

Heinke Jäger

Investigador principal

Heinke empezó a trabajar en la ECCD en 1998, primero con la cascarilla introducida (Cinchona pubescens) y después con especies de plantas raras y amenazadas. Después de recibir su PhD de la...

Leer más

Carolina Carrión

Investigador

Otros colaboradores: Jorge Luis Rentería, Daniel Orellana (Universidad de Cuenca), Marcelo Loyola (asistente de campo).

Detalles del proyecto

Las especies de plantas invasoras pueden alterar la composición, estructura y funcionamiento de los ecosistemas terrestres1, sobre todo en un lugar con ecosistemas frágiles como los del archipiélago de Galápagos2. Para apoyar a la conservación de Galápagos y optimizar recursos para el manejo de estas plantas invasoras, es necesario identificar en dónde se encuentran y estimar cuán abundantes son. Por eso estamos trabajando en la elaboración de mapas de alta resolución de las especies de plantas invasoras en la zona húmeda de distintas islas en Galápagos. Para lograrlo estamos utilizando sensores remotos como imágenes satelitales y drones, los cuales nos ofrecen una alternativa eficiente para cubrir áreas extensas y de difícil acceso3,4.

Video sobre el mapeo de especies de plantas invasoras en Galápagos.

¿Cómo lo hicimos?

Combinamos un poco de diversión volando drones en el aire fresco de la zona montañosa de Galápagos, con muchas tazas de café mientras trabajamos en tareas de programación detrás del computador, para encontrar la receta perfecta para el mapeo de especies de plantas invasoras.

Izquierda: Imagen satelital Multiespectral WorldView-2, Derecha: Imagen capturada con el dron Inspire 1 Los colores rojo, púrpura y rosado en ambas imágenes representan las especies invasoras presentes en el sitio de visita “Los Gemelos”, Santa Cruz. Mapa elaborado por: Carolina Carrión, FCD.

Utilizamos tecnología de punta, nuestros recursos principales son fotografías aéreas capturadas con drones (DJI Inspire 1 y Mavic Pro) e imágenes satelitales de muy alta resolución (WorldView-2) donadas por DigitalGlobe Foundation, a través de Brown University. Las fotografías aéreas capturadas con drones tienen un alto nivel de detalle, el cual nos permite identificar visualmente y delinear la presencia de las especies de plantas en áreas de muestreo. Si bien las imágenes satelitales WorldView-2 con las que trabajamos tienen menor resolución que las fotografías de dron, su potencial radica en que cubren toda el área de estudio y son multiespectrales5,6. Esto quiere decir que cuentan con ocho canales de color (en vez de tres como es el caso en las imágenes satelitales de Google Earth). Entre esos ocho canales espectrales existen algunos que cubren el rango infrarrojo, el cual es muy útil para caracterizar a especies con distintos niveles de clorofila. Combinando la información capturada con el dron con la información de color en la imagen satelital, entrenamos un modelo estadístico de clasificación llamado “Random Forest”7. Este modelo identifica una especie a partir de sus características de color y luego extrapola esa información a la extensión total de la imagen satelital. De esta manera se obtiene una aproximación de la distribución espacial y abundancia de cada especie.

Esquema de la metodología aplicada.
Esquema de la metodología aplicada. A partir de las fotografías de dron, se identifican y delinean las especies. Las figuras delineadas son luego aplicadas a la imagen satelital multiespectral y a partir de las características de color de cada especie, se crea un modelo de clasificación que luego será aplicado a toda la imagen satelital. Mapa elaborado por: Carolina Carrión, FCD.

¿Qué hemos alcanzado?

Hemos elaborado mapas de distribución de las plantas invasoras en la zona húmeda de la Isla Santa Cruz. Especies como la mora (Rubus niveus), guayaba (Psidium guajava) y cedrela (Cedrela odorata), son las especies invasoras más dominantes. Estamos creando mapas para las islas Floreana y Santiago, usando esta misma metodología. Estos mapas forman la línea base para determinar los cambios en la distribución de las especies invasoras en el futuro. Esperamos que esta información ayude a la Dirección del Parque Nacional Galápagos a planificar eficientemente las medidas de control de las plantas invasoras y de esta manera contribuir a la conservación de las especies únicas del Archipiélago.

Nuestro objetivo principal es contar con mapas de la distribución y abundancia de las especies de plantas invasoras para apoyar en los esfuerzos de conservación en Galápagos.

Nuestros resultados

Distribución de especies invasoras en la zona húmeda de la Isla Santa Cruz dentro del área protegida.

Distribución de especies invasoras en la zona húmeda de la Isla Santa Cruz dentro del área protegida.
Mapa elaborado por: Carolina Carrión, FCD.

Keywords: Especies invasoras, Mapas, Dron, VANT, Imagen Satelital, Multiespectral, WorldView-2

Referencias bibliográficas

  1. Vilà, M., Espinar, J.L., Hejda, M. et al. (2011). Ecological impacts of invasive alien plants: A meta-analysis of their effects on species, communities and ecosystems. Ecol Lett., 14(7), 702-708. doi:10.1111/j.1461-0248.2011.01628.x
  2. Toral-Granda, M.V., Causton, C.E., Jäger, H. et al. (2017). Alien species pathways to the Galapagos Islands, Ecuador. PLoS One, 12(9), e0184379. doi:10.1371/journal.pone.0184379
  3. Alvarez-Taboada, F., Paredes, C. y Julián-Pelaz, J. (2017). Mapping of the invasive species Hakea sericea using Unmanned Aerial Vehicle (UAV) and WorldView-2 imagery and an object-oriented approach. Remote Sens., 9(9), 913. doi:10.3390/rs9090913
  4. Asner, G.P., Knapp, D.E., Kennedy-Bowdoin, T. et al. (2008). Invasive species detection in Hawaiian rainforests using airborne imaging spectroscopy and LiDAR. Remote Sens Environ.;112(5):1942-1955. doi:10.1016/j.rse.2007.11.016
  5. Laliberte, A.S., Goforth, M.A., Steele, C.M. y Rango, A. (2011). Multispectral remote sensing from unmanned aircraft: Image processing workflows and applications for rangeland environments. Remote Sens.;3(11):2529-2551. doi:10.3390/rs3112529
  6. Immitzer, M., Atzberger, C. y Koukal, T. (2012). Tree species classification with Random forest using very high spatial resolution 8-band worldView-2 satellite data. Remote Sens., 4(9), 2661-2693. doi:10.3390/rs4092661
  7. Liaw, A. y Wiener, M. (2002). Classification and regression by randomForest. R news 2002, 2, 18–22.

Colaboraciones interinstitucionales

La Fundaciòn Charles Darwin para las Islas Galápagos, en francés,“Fondation Charles Darwin pour les îles Galapagos”, Association International sans but lucratif ("AISBL"), tiene una oficina registrada en Drève du Pieuré 19, 1160, Bruselas, y está registrada bajo un registro de comercio en Bruselas bajo el número 0409.359.103.

© 2018 Fundación Charles Darwin. Todos los derechos reservados.