Lithologic identification and characterization using ETM+ (Landsat 7). Study case of the Upsala glacier basin, Argentine
DOI:
https://doi.org/10.4995/raet.2016.4482Keywords:
ETM sensor, unsupervised classification, remote sensors, detection of lithologies, Z indexAbstract
The object of this study aims to evaluate and analyze digital image processing techniques applied to the Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+), in order to demark and characterize the outcropping lithologies on the Upsala Glacier basin, Santa Cruz, Argentine Republic. The prolific technological and spatial development experienced in the last decades has given place to the generation, without precedents, of multiple remote sensors capable of capturing information of the terrestrial surface and also the improvement of digital image processing techniques and software; amongst them, the amazing possibilities in the detection and differentiation of diverse covers present on the terrestrial surface can be highlighted, such as glaciers, volcanoes, vegetation, soils, water, types of rock outcrops, etc. This situation improves mapping and monitoring of natural phenomenon in the Earth Sciences field. The proposed methodology includes radiometric corrections, elimination of unwanted covers, statistical evaluation in the combination of the most appropriate bands, application of the Z index, discretization of the statistical series, entailing tasks of spectral classification with field samples and a later validation. Valuable results were obtained by means of digital processing of images, that were validated yielding a 82% of accuracy in the proposed classification, which are good results taking into account the diversity of covers present and the lithological heterogeneity that makes up each pixel (30m). These results were also validated with existing geological maps, obtaining a good agreement.
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References
Arango Gutiérrez, M., Branch Bedoya, J., Botero Fernández, V. 2005. Clasificación no supervisada de coberturas vegetales sobre imágenes digitales de sensores remotos: Landsat-ETM+. Revista Facultad Nacional de Agronomía Medellín. 58(1), 2611-2634.
Baldor, A. 1966. Álgebra. Madrid: Mediterráneo.
Bindschadler, R., Scambos, A., Choi, H., Haran, T.M. 2010. Ice sheet change detection by satellite image differencing. Remote Sensing of Environment, 114, 1353-1362. http://dx.doi.org/10.1016/j. rse.2010.01.014
Chavez, P. S., Berlin, G. L., Sowers, L. B. 1982. Statistical method for selecting Landsat MSS ratios. Journal of applied photographic engineering,8(1), 23-30.
Chavez, P. 1988. An improved dark-object subtraction technique for atmospheric scattering correction of multispectral data. Remote Sensing of Environment, 24(3), 459-479. http://dx.doi.org/10.1016/0034- 4257(88)90019-3
Chuvieco, E. 2007. Teledetección Ambiental. La observación de la Tierra desde el espacio. Barcelona: Ariel.
Congalton, R.G., Gree, K. 1999. Assessing the Accuracy of Remotely Sensed Data: Principles and Practices. Boca Raton, FL: Lewis Publishers, pp. 160.
Coronato, A., Borromei, A., Rabassa, J. 2014. Paleoclimas y Paleoescenarios en la Patagonia Austral y en Tierra del Fuego durante el Cuaternario. Boletín Geográfico-Universidad Nacional del Comahue, 30, 18-28.
Del Canto-Fresno, C. 1988. Trabajos prácticos de geografía humana. En C. Del Canto-Fresno, Trabajos prácticos de geografía humana (págs. 29- 39; 140-146). Editorial Sintesis.
Dozier, J. (1984). Snow reflectance from Landsat-4 thematic mapper. Geoscience and Remote Sensing, IEEE Transactions on, 22(3), 323-328. http://dx.doi. org/10.1109/TGRS.1984.350628
Ebdon, D. 1982. Estadística para Geógrafos. Barcelona: Oikos-tau.
FAO. 2015. Food And Agriculture Organization of the United Nations. Recuperado el 30 de Junio de 2015, de Food And Agriculture Organization of the United Nations: http://www.fao.org/docrep/003/t0446s/ T0446S04.htm
Feruglio, E. 1938. El Cretácico superior del Lago San Martín (Patagonia) y de las regiones adyacentes. Physis, 12, 293-349.
Folguera, A., Ramos, V. 2002. Los efectos producidos por la aproximación, colisión y subducción de dorsales pacíficas en los Andes Patagónicos. Acta geológica hispánica, 37, 329-353.
González M., Carreño Conde F., De Pablo M.A. 2007. Aplicación de imágenes Landsat (tm y etm+) en estudios geoestructurales en el NO del macizo ibérico. Cuadernos Lab. Xeolóxico de Laxe Coruña, 32, 47-62.
Jackson, T., Chen, D., Cosh, M., Li, F., Anderson, M., Walthall, C., Doriaswamy, P., Hunt, E.R. 2004. Vegetation water content mapping using Landsat data derived normalized difference water index for corn and soybeans. Remote Sensing of Environment 92(4), 475-482. http://dx.doi.org/10.1016/j. rse.2003.10.021
Jenks, G. F. 1967. The Data Model Concept in Statistical Mapping. International Yearbook of Cartography, 7, 186-190.
Kraemer, P.E., Riccardi, A.C. 1997. Estratigrafía de la región comprendida entre los lagos Argentino y Viedma (49° 40’-50° 10’ lat. S), Provincia de Santa Cruz. Revista de la Asociación Geológica Argentina, 52(3), 333-360.
Lencinas, J., Siebert, A. 2009. Relevamiento de bosques con información satelital: Resolución espacial y escala. Quebracho, 17(1,2), 101-105.
Lenzano, M. G., Lannutti, E., Toth, C., Lenzano, L., Lo Vecchio, A. 2014. Assessment of ice-dam collapse by time-lapse photos at the Perito Moreno glacier, Argentina. ISPRS Technical Commission I Symposium, Sustaining Land Imaging: UAVs to Satellites. Denver, Colorado.
Marchionni, D., Tessone, M. 2009. Cartografía geológica y reconocimiento de áreas de alteración hidrotermal con imágenes LANDSAT-TM en el área de La Manchuria, Macizo del Deseado, Patagonia Argentina. Anais XIV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 3269-3276. Natal, Brasil.
Mazzoni, E., Rabassa, J. 2010. Inventario y clasificación de manifestaciones basálticas de Patagonia mediante imágenes satelitales y sig, Provincia de Santa Cruz. Revista de la Asociación Geológica Argentina, 66(4), 608-618.
Mpodozis, C., Ramos, V. 2008. Tectónica jurásica en Argentina y Chile: extensión, subducción oblicua, rifting, deriva y colisiones?. Revista de la Asociación Geológica Argentina, 63(4), 481-497.
Naruse, R., Skvarca, P. 2012. Processes of failure and collapse of an ice-dam at Glaciar Perito Moreno, Patagonia, in March 2004. Glaciological and Geomorphological Researches in Patagonia: 2003- 2009, 175-179.
National Aeronautics and Space Administration (NASA). 2015. Landsat 7 Science Data Users Handbook. Recuperado de: http://landsathandbook. gsfc.nasa.gov/pdfs/Landsat7_Handbook.pdf
Noyola-Medrano, M. C., Hinojosa-Corona, A., Barajas, A. M. 2005. Caracterización litológica de regiones desérticas mediante técnicas de percepción remota: un ejemplo en la franja costera central de baja California, México. Revista mexicana de Ciencias Geológicas, 22, 229-245.
Nullo, F., Panza, J. L., Blasco, G. 1999. Geología Argentina. 530. Buenos Aires: Servicio Geológico Minero Argentino.
Ojeda-Zújar, J., Fernández-Palacios Carmona, A., Moreira-Madueño, J. M. Sánchez-Rodríguez, E. 1994. Programa de seguimiento de la calidad y dinámica del espacio marino y litoral a través de imágenes de satélite. Revista de Teledetección, 3, 1-7.
Paruelo, J. M., Di Bella, C., Mikovic, M. 2014. Percepción remota y sistemas de información geográfica. Sus aplicaciones en Agronomía y Ciencias Ambientales. Ciudad autónoma de Buenos Aires: Hemisferio Sur S.A.
Pérez-González, M., García Rodríguez, P., Guerra Zaballos, A. 2003. Análisis del clima urbano a partir de imágenes de satélite en el centro peninsular español. Anales de Geografía de la Universidad Complutense, 23, 187-206.
Pérez, D., D’Odorico Benites, P., Godeas, M. 2010. Reconocimiento de alteración hidrotermal con el sensor Aster, en el curso medio del río Santa Cruz (31°40’S), Provincia de San Juan. Revista de la Asociación Geológica Argentina, 623-633.
Ponce, J., Rabassa, J., Serrat, D., Martínez, O. 2013. El campo de Drumlins, Flutes y Megaflutes de lago Viedma, Pleistoceno tardío, Provincia de Santa Cruz. Revista de la Asociación Geológica Argentina, 70(1), 115-127.
Rabassa, J. 1999. Cuaternario de la Cordillera Patagónica y Tierra del Fuego. En R. Caminos, Geología Argentina (pp. 710-714). Buenos Aires: Servicio Geológico Minero Argentino.
Ramos, V. 1981. Descripción Geológica de la hoja 47 a b, Lago Fontana, Provincia del Chubut. Boletín Servicio Geológico Nacional, 183.
Rejas-Ayuga, J. 2008. Módulo VII: Sistemas de Información Geográfica y Teledetección. Master en Ingeniería Medioambiental y gestión del agua. EOI Escuela de Negocios. 1-34.
Riccardi, A. C. (1971). Estratigrafía en el oriente de la Bahía de la Lancha, lago San Martín, Santa Cruz, Argentina. Universidad Nacional de La Plata.
Richiano, S., Varela, A., Cereceda, A., Poiré, D. 2012. Evolución Paleoambiental de la formación Río Mayer, Cretácico Inferior, Cuenca Austral, Provincia de Santa Cruz, Argentina. Latin American Journal Sedimentology and Basin Analysis , 19(1), 3-26.
Skvarca, P., Satow, K., Naruse, R., Leiva, J. 1995. Recent thinning, retreat and flow of Upsala Glacier, Patagonia. Bulletin of Glacier Research, 13, 11-20.
Skvarca, P., De Angelis, H., Naruse, R., Warren, C. Aniya, M. 2002. Calving rates in fresh water: new data from southern Patagonia. Annals of Glaciology, 34(1), 379-384. http://dx.doi. org/10.3189/172756402781817806
Suárez, M., De la Cruz, R. 2001. Jurassic to Miocene K-Ar dates from eastern central Patagonian Cordillera plutons, Chile (45°-48°S). Geological Magazine, 138(1), 53-66. http://dx.doi.org/10.1017/ S0016756801004903
Tamouk, J., Lotfi, N., Farmanbar, M. 2013. Satellite image classification methods and Landsat 5TM Bands. arXiv preprint, arXiv:1308.1801.
Thomas, C. R. 1949. Geology and Petroleum Exploration in Magallanes Province, Chile. American Association Petroleum Geologists , 33(9), 1553-1578.
Tucker, C. J., Sellers, P. J. 1986. Satellite remote sensing of primary production. International Journal of Remote Sensing, 7(11), 1395-1416. http://dx.doi. org/10.1080/01431168608948944
Vargas Gonzáles, C., Villon Reinoso, C., Pasapera Gonzáles, J. 2009. Comparación de Técnicas para el Mapeo de Cobertura Glaciar con Imágenes LANDSAT y ASTER en la Cordillera Blanca, Ancash, Perú. Anais XIV Simpósio Brasilleiro de Sensoramento Remoto (pp. 25-30). Natal: INPE.
Warren C., Greene D. 1995. Glaciar Upsala, Patagonia: rapid calving retreat in fresh water. Annals of Glaciology, 21, 1-6.
Willis, M., Melkonian, A., Pritchard, M., Rivera, A. 2012. Ice loss from the Southern Patagonian Ice Field, South America, between 2000 and 2012. Geophysical research letters, 39(17), 1-6. http:// dx.doi.org/10.1029/2012GL053136
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