para el monitoreo en tiempo casi real de cambios en las coberturas vegetales IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA TERRA-i EN EL VALLE DEL CAUCA II FASE DE Esta cartilla presenta la metodología actualizada y los resultados de los cambios de cobertura generados por la herramienta Terra-i, que pone a disposición la información a través del sitio web Terra-i CVC, para la toma rápida de acciones y decisiones oportunas por parte de las autoridades ambientales. Marco Antonio Suárez Gutiérrez Director General, CVC Joe Tohme Director General, CIAT COMITÉ TÉCNICO DEL CONVENIO 027 DE 2023: Oscar Emilio Aldana Profesional especializado CVC Supervisor del Convenio Jeimar Tapasco Coordinador del Convenio CIAT-CVC Louis Reymondin Coordinador y líder del proyecto Terra-i, CIAT EQUIPO DE INVESTIGADORES PRINCIPALES: Jeimar Tapasco Louis Reymondin Paula Andrea Paz Jhon Jairo Tello Jorge Andrés Pérez Angélica Enciso Trong Van Phan COMPILACIÓN, ORIENTACIÓN Y EDICIÓN TÉCNICA: Paula Andrea Paz Ingeniera Topográfica, CIAT Jhon Jairo Tello Máster en Ingeniería de Software, CIAT Jorge Andrés Pérez Ingeniero Topográfico, CIAT Angélica Enciso Ingeniera Agrícola, CIAT DIRECCIÓN DE ARTE, DISEÑO Y DIAGRAMACIÓN: Daniel Gutiérrez Ortiz Diseñador Gráfico Senior, CIAT FOTOGRAFÍA: Jhon Jairo Tello Paula Andrea Paz IMPRESIÓN: Velásquez Digital S.A.S. CITA SUGERIDA: CIAT, CVC. 2023. Terra-i CVC. Segunda fase de implementación del Sistema Terra-i en el Valle del Cauca, para el monitoreo en tiempo casi real de cambios en las coberturas vegetales. PALABRAS CLAVES: Cambios de coberturas | Deforestación | Bosques | Terra-i CVC | Valle del Cauca | Validación Municipio de Cali, zona rural El Salado. Los siguientes resultados hacen parte del Convenio de Cooperación Interinstitucional 027 de 2023 suscrito entre la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca (CVC), Grupo de Gestión Forestal Sostenible, la Alianza de Bioversity International y el Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), Colombia; instituciones que se han unido con el objetivo de aunar esfuerzos para generar propuestas y acciones orientadas a la protección y conservación de los recursos naturales y a la gestión ambiental del país. 4 | CVC - TERRA-i - LA ALIANZA DE BIOVERSITY INTERNATIONAL Y EL CIAT Contexto La pérdida de los bosques en el Valle del Cauca está comprometiendo la biodiversidad y el equilibrio ecosistémico, lo que afecta la sostenibilidad ambiental, la conservación de los suelos, y la regulación del agua. Además, impacta la captura y almacenamiento de carbono, que es crucial para mitigar los efectos del cambio climático. Por esta razón, la Corporación Autónoma Regional del Valle (CVC) implementó desde el 2017 la primera fase de la herramienta Terra-i para detectar alertas de cambios en la cobertura vegetal en tiempo casi real, utilizando imágenes satelitales de resolución moderada y técnicas de aprendizaje automático. Para el año 2023, se adoptó la segunda fase para cuantificar las áreas de pérdida de bosque a través de imágenes SAR1 de media resolución y métodos matemáticos. Lo que permite identificar áreas de cambio en bosque de escala menor, independientemente de las condiciones climáticas o de iluminación, proporcionando información detallada para la toma decisiones oportunas. Objetivos Aunar esfuerzos y recursos técnicos y económicos para el fortalecimiento de la plataforma en el seguimiento de los cambios de cobertura del suelo Terra-i CVC como apoyo al monitoreo de bosques en jurisdicción de la CVC. Específicos Actualizar el mapa de área boscosa del Valle del Cauca para el año 2020, empleando imágenes satelitales y técnicas de aprendizaje automático. Automatizar el proceso de cuantificación de pérdida de área boscosa para creación de alertas tempranas de deforestación usando imágenes satelitales SAR. Capacitar a expertos de CVC para el manejo de la herramienta de detección de alertas tempranas de deforestación. Integración de mapas y estadísticas de cuantificación del área boscosa en la plataforma web Terra-i CVC. 1 SAR: Radar de Apertura Sintética. 1 2 3 4 5Segunda fase de implementación del Sistema Terra-i en el Valle del Cauca, para el monitoreo en tiempo casi real de cambios en las coberturas vegetales | Metodología La metodología de la segunda fase de implementación del sistema de monitoreo de la deforestación Terra-i para el Valle del Cauca incorpora las siguientes 4 actividades: ACTIVIDAD 1 ACTUALIZACIÓN Y VALIDACIÓN DE MAPA DE ÁREA BOSCOSA PARA EL 2020 Datos de entrada Imágenes satelitales Sentinel-1 (SAR) y Sentinel-2 (Óptico) con resolución espacial de 10 metros, entre 2019 y 2020. Métodos Aprendizaje de máquinas (Machine Learning), validación de mapa con recolección de imágenes de vehículos aéreos no tripulados (UAV) en campo y con imágenes de alta resolución. Resultados Mapa de bosque y no bosque para el año 2020. ACTIVIDAD 2 CUANTIFICACIÓN DE PÉRDIDA DE ÁREA BOSCOSA Datos de entrada Imágenes satelitales Sentinel-1 y mapa de bosque no bosque para el año 2020. Métodos Análisis de diferenciación de imágenes SAR y método de probabilidad de cambios. Resultados Alertas de pérdida de bosque desde el 2020 hasta la fecha actual. ACTIVIDAD 3 FORTALECIMIENTO DE CAPACIDADES Métodos Transferencia de capacidades a través de ocho (8) talleres técnicos dirigidos al personal de CVC para el uso de la herramienta Terra-i. Resultados Tutoriales de uso de la herramienta. ACTIVIDAD 4 INTEGRACIÓN Y ACTUALIZACIÓN DEL SITIO WEB TERRA-i CVC Datos de entrada Datos geográficos relacionados con el monitoreo forestal. Métodos Integración de resultados en sitio web de Terra-i CVC. Resultados Módulo 1: Visualización web de datos geográficos como alertas MODIS, alertas Sentinel-1, fotos con información de campo, mapas de bosque y no bosque, municipios del Valle del Cauca, cuencas hidrográficas, y resguardos indígenas. Consultas espaciales por municipio, cuenca hidrográficas y áreas protegidas, además de las estadísticas de alertas en el departamento. Módulo 2: Descarga de estadísticas, y datos georreferenciados. Módulo 3: Validación de alertas por parte de técnicos en campo. Módulo 4: Catálogo de información. 6 | CVC - TERRA-i - LA ALIANZA DE BIOVERSITY INTERNATIONAL Y EL CIAT ACTIVIDAD 1 Actualización de mapa de área boscosa para el 2020 El mapa de bosque no bosque es el resultado del procesamiento de imágenes satelitales Sentinel-1 y Sentinel-2, con resolución espacial de 10 metros, generado con el algoritmo de aprendizaje automático Random Forest que permiten actualizar la información forestal del Valle del Cauca para el año 2020, a una escala de 1:25.000, y una unidad mínima cartográfica de 0,1 hectáreas. La validación del mapa se llevó a cabo mediante la recolección de información sobre cobertura vegetal realizando sobrevuelos con vehículos aéreos no tripulados (UAV por sus siglas en inglés) y un formulario con una aplicación móvil. Además de esta verificación, se realizó la interpretación visual de imágenes satelitales de alta resolución, utilizando las herramientas Collect Earth Online (CEO) y Google Earth Pro (GEP). En el campo, se visitaron 9 municipios, validando 103 muestras, y 221 submuestras verificadas. Se validaron 1.854 muestras en todo el departamento mediante imágenes satelitales de alta resolución como Planet. Figura 1. Proceso de validación del mapa de área boscosa para 2020. Selección de áreas de influencia Área de influencia de 3 km a centros poblados Distancia a vías de máximo 500 m Diseño de muestreo estratificado (Olofsson et al. 2014) Diseño de submuestreo (IPCC 2003) Captura de imágenes aéreas con UAV Recolección de datos en campo Recolección con imágenes satelitales de alta resolución con CEO y GEP Exactitud global del mapa Exactitud de usuario Exactitud de productor Diseño de muestreo Diseño de respuesta / interpretación Análisis 01 02 03 04 7Segunda fase de implementación del Sistema Terra-i en el Valle del Cauca, para el monitoreo en tiempo casi real de cambios en las coberturas vegetales | Figura 2. Recolección de datos en campo y con imágenes satelitales de alta resolución. Recolección de datos en campo 103 Muestras validadas KOBO COLLECT Aplicativo móvil 221 Submuestras validadas Recolección de datos con vuelos UAV Herramientas de visualización Recolección de datos con aplicación móvil Submuestras Muestra Mosaico de cobertura de bosque y edificaciones Muestras y submuestras en cobertura de bosque en el Municipio de Buenaventura Muestras y submuestras en cobertura de caña de azúcar y zonas urbanizadas en el Municipio de Palmira 927 Submuestras validadas Leyenda 1.854 Submuestras validadas Google Earth Pro Recolección de datos con imágenes de alta resolución Muestras validadas con información de campo Muestras validadas con imágenes satelitales de alta resolución Municipios visitados Valle del Cauca 8 | CVC - TERRA-i - LA ALIANZA DE BIOVERSITY INTERNATIONAL Y EL CIAT Figura 3. Resultado mapa no bosque y no bosque. Figura 4. Cifras de las coberturas de bosque y no bosque para el año 2020. Área analizada del Valle del Cauca: 99.6% Exactitud global del mapa: 90.2% Exactitud de no bosque: 93.0% BosqueNo bosque No bosque 49,1% 50,9% Bosque No bosque Bosque Buenaventura Calima-El Darién Dagua 0% 25% 50% 75% 100% Bolívar El Águila El Cairo Ginebra Riofrío Jamundí Santiago de Cali % de cobertura de bosque Mu ni cip io Exactitud de bosque: 87.9% 9Segunda fase de implementación del Sistema Terra-i en el Valle del Cauca, para el monitoreo en tiempo casi real de cambios en las coberturas vegetales | Mapeo de cambios mayores a 500 m2 ACTIVIDAD 2 Cuantificación de pérdida de área boscosa La segunda fase de detecciones de deforestación de Terra-i, utiliza imágenes Sentinel-1 SAR, con resolución espacial de 10 metros, siendo capaz de detectar cambios a pequeña escala, realizando comparaciones entre pares de imágenes, aplicando funciones de densidad de probabilidad y densidad acumulada. A diferencia de la primera fase del sistema, este desarrollo permite analizar el 99.6% del territorio, aumentando casi un 39% del área analizada. Nula o baja Leyenda Densidad de alertas para el año 2020 Cobertura de no bosque para el año 2020 Cobertura de bosque para el año 2020 Alta Moderada BUENAVENTURA 10 | CVC - TERRA-i - LA ALIANZA DE BIOVERSITY INTERNATIONAL Y EL CIAT ACTIVIDAD 3 Fortalecimiento de capacidades Se llevó a cabo la transferencia de conocimiento y fortalecimiento de capacidades de los técnicos del Grupo de Gestión Forestal Sostenible de la CVC, mediante la realización de 8 talleres orientados a el uso y la ejecución de la herramienta Terra-i, para implementar las alertas tempranas de deforestación empleando imágenes SAR y ópticas. Estos talleres abarcaron actividades como la actualización del mapa de área boscosa para el año 2020, y la cuantificación de pérdida de bosque. Sesiones de capacitación Actividad 1 Temáticas Temáticas Actividad 2 Actualización del mapa de área boscosa para el año 2020 Creación del mapa de bosque y no bosque para el año 2020. Validación de mapas de bosque y no bosque para el año 2020. Instalación de la herramienta Terra-i para cuantificación de deforestación en las instalaciones de CVC. Procesamiento y análisis multitemporal de imágenes satelitales SAR para detectar alertas de deforestación. Postprocesamiento de alertas de deforestación e interpretación de resultados. Cuantificación de pérdida de área boscosa 11Segunda fase de implementación del Sistema Terra-i en el Valle del Cauca, para el monitoreo en tiempo casi real de cambios en las coberturas vegetales | ACTIVIDAD 4 Visualizador web de datos Terra-i CVC El visualizador web de Terra-i CVC, permite a los usuarios el acceso a información georreferenciada sobre la pérdida de cobertura vegetal con resolución moderada usando imágenes MODIS (resolución 250 metros), y alertas de deforestación a escala detallada con imágenes SAR (resolución a 10 metros). Además, proporciona datos geoespaciales complementarios como los mapas de bosque y no bosque para los años 2016 y 2020, información recolectada en campo a través de fotos y formularios. Asimismo, esta plataforma permite consultar la deforestación a diferentes escalas administrativas, y la descarga de datos espaciales y estadísticas. Además, cuenta con un módulo para validar las alertas en campo por parte del equipo técnico de la CVC. Esta herramienta ayuda a los tomadores de decisiones en la gestión oportuna de acciones que reduzcan la pérdida de la vegetación. Funciones del visualizador • Módulo 1: Visualización web de datos geográficos con alertas tempranas de pérdida de vegetación, cuantificación de la deforestación, información recolectada en campo y datos administrativos. Consulta de datos espaciales y estadística a nivel de municipio, cuenca hidrográfica y área protegida. • Módulo 2: Descarga de estadísticas, y datos georreferenciados. • Módulo 3: Validación de alertas por parte de técnicos en campo. • Módulo 4: Catálogo de información con tutoriales para manejo de la herramienta web. Sitio web Terra-i CVC RECONOCIMIENTO Este trabajo fue realizado por la Alianza Bioversity Internacional y el Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) en colaboración con la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca (CVC). Sin el apoyo financiero de la CVC, este trabajo no hubiera sido posible.