A. Larrañaga et al.cialmente. Este coeficiente pue<strong>de</strong> tomar valoresdiferentes en cada canal <strong>de</strong> polarización y esas diferenciasse pue<strong>de</strong>n interpretar en función <strong>de</strong> los3 principales mecanismos <strong>de</strong> dispersión: (1) simpleo especular, (2) doble o <strong>de</strong> rebote y (3) <strong>de</strong> volumen,que se relacionan con las características<strong>de</strong> las distintas cubiertas <strong>de</strong>l terreno (agua, suelourbano, forestal e incluso distintos cultivos, etc.).De esta forma y en términos generales se dice queσ° HV es mayor para zonas forestales y urbanas <strong>de</strong>bidoa la dispersión por volumen, así comoσ° HH < σ° VV para dispersores orientados verticalmente(árboles, tallos, etc.) y viceversa para dispersoresorientados horizontalmente. Sin embargo,el fenómeno <strong>de</strong> la extinción diferencialprovoca que cultivos con elementos orientadosverticalmente, a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> po<strong>de</strong>r tener mayor σ° VV ,también produzcan una mayor extinción (endB/m) <strong>de</strong> la onda polarizada verticalmente a supaso por el medio. Dependiendo <strong>de</strong>l tipo <strong>de</strong> escena,esto pue<strong>de</strong> causar que la retrodispersión <strong>de</strong>lcanal HH (teniendo en cuenta el suelo y la interaccióncon la planta) sea mayor que la <strong>de</strong>l VV, <strong>de</strong>bidoa la mayor atenuación <strong>de</strong> la onda polarizadaverticalmente. A<strong>de</strong>más <strong>de</strong> esto, tal y como se hamencionado en el apartado <strong>de</strong> antece<strong>de</strong>ntes y taly como <strong>de</strong>muestran otros estudios (Quegan et al.,2003; Skriver et al., 1999), la señal <strong>de</strong> retorno <strong>de</strong>lradar <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong>l ángulo <strong>de</strong> inci<strong>de</strong>ncia local quees función <strong>de</strong> la geometría <strong>de</strong> la adquisición y <strong>de</strong>lrelieve. Por lo tanto, se ha calculado el ángulo <strong>de</strong>inci<strong>de</strong>ncia local para cada píxel (a partir <strong>de</strong> los metadatos<strong>de</strong> la imagen y <strong>de</strong> un MDT <strong>de</strong> la zona) ycon este ángulo se ha obtenido el coeficiente <strong>de</strong>retrodispersión (σ°) <strong>de</strong> cada canal <strong>de</strong> polarización.El ratio <strong>de</strong> polarización cruzada tanto lineal comocircular (σ° HV /σ° VV y σ° RR /σ° RL ) se utiliza paradistinguir vegetación y suelo <strong>de</strong>snudo, así comodistintos tipos <strong>de</strong> cultivos (Quegan et al.,2003; Skriver et al., 2005). La potencia total(Span) representa la suma <strong>de</strong> la potencia recibidapor los cuatro canales y se suele utilizar en procesos<strong>de</strong> clasificación <strong>de</strong> la imagen ya que da unabuena representación <strong>de</strong> la distribución espacial(contornos, zonas homogéneas, etc.) relacionadoscon el uso <strong>de</strong>l terreno (Touzi et al., 1992).El módulo <strong>de</strong>l coeficiente <strong>de</strong> correlación <strong>de</strong>polarización directa (|ρ HHVV |), tal y como indicasu nombre, representa la correlación entre losdos canales <strong>de</strong> polarización directa. Este parámetrose suele emplear para <strong>de</strong>tectar <strong>de</strong>polarización,cuando la dispersión <strong>de</strong> superficie es predominantesu valor se acerca a 1 mientras queen cubiertas don<strong>de</strong> la dispersión <strong>de</strong> volumen predominasu valor es cercano a 0.La diferencia <strong>de</strong> fase entre los dos canales copolarizados(φ HHVV ), representa el número <strong>de</strong> reflexioneso rebotes que sufre la onda, un valor<strong>de</strong> 0° correspon<strong>de</strong> a una única reflexión (o unnúmero impar) y representa la dispersión superficial,mientras que un valor <strong>de</strong> 180° correspon<strong>de</strong>a rebotes dobles (o pares) que ocurren con reflectores<strong>de</strong> esquina. En los casos <strong>de</strong> superficiescon vegetación don<strong>de</strong> predomina la dispersiónpor volumen, el valor <strong>de</strong> la diferencia <strong>de</strong> fase copolarizadapue<strong>de</strong> oscilar entre los –180° y 180°<strong>de</strong>pendiendo <strong>de</strong>l tipo <strong>de</strong> vegetación y <strong>de</strong> la configuración<strong>de</strong>l sensor.Los tres últimos parámetros que quedan pormencionar, (entropía, alfa y anisotropía) reúnenla información polarimétrica y la <strong>de</strong>scomponenen términos <strong>de</strong> los mecanismos <strong>de</strong> retrodispersiónque se producen en las cubiertas, lo que estádirectamente relacionado con su naturaleza(Clou<strong>de</strong> and Pottier, 1996). La entropía (H) representael grado <strong>de</strong> aleatoriedad o <strong>de</strong>sor<strong>de</strong>n estadístico<strong>de</strong> la dispersión. Varía entre 0, reflexiones<strong>de</strong> primer or<strong>de</strong>n, y 1, mezcla aleatoria <strong>de</strong>mecanismos <strong>de</strong> reflexión. El ángulo alfa proporcionaun valor relativo al mecanismo <strong>de</strong> retrodispersióndominante, oscila entre 0°, dispersiónsuperficial y 90°, reflexión <strong>de</strong> esquina, con valoresintermedios 45° ilustrando la dispersión <strong>de</strong>volumen. Por último, la anisotropía (A) cuantificala proporción entre los dos mecanismos <strong>de</strong>dispersión no dominantes. Su valor varía entre0 y 1 y da i<strong>de</strong>a <strong>de</strong> la homogeneidad <strong>de</strong> la cubierta;valores bajos correspon<strong>de</strong>n a cubiertas homogéneasy viceversa.Las dos imágenes se han ortorrectificado enel sistema <strong>de</strong> referencia WGS84, UTM Huso 30,remuestreando las imágenes por medio <strong>de</strong>l algoritmo<strong>de</strong> convolución cúbica a tamaño <strong>de</strong> píxel<strong>de</strong> 10 m. El mo<strong>de</strong>lo digital <strong>de</strong> terreno (MDT) utilizadoha sido <strong>de</strong> 5 m <strong>de</strong> resolución.Preparación <strong>de</strong> datosEn una segunda fase, se han eliminado los estratos<strong>de</strong>l SIGPAC que no interesan en este estudio,manteniendo solamente la tierra arable o82 Revista <strong>de</strong> Tele<strong>de</strong>tección. ISSN: 1988-8740. 2010. 34: 77-88
Clasificación <strong>de</strong> cultivos en la zona media <strong>de</strong> Navarra mediante imágenes radar polarimétricasσ° HH σ° HV σ° VV Span σ° HV /σ° VV σ° RR /σ° RL ρ (HHVV) ø (HH-VV) α H Aσ° HH — 0,39 0,90 0,97 –0,10 –0,09 0,12 0,00 –0,12 –0,20 0,06σ° HV — 0,39 0,50 0,54 0,48 –0,36 0,00 0,44 0,42 –0,23σ° VV — 0,96 –0,15 –0,13 0,16 0,00 –0,17 –0,22 0,02Span — –0,05 –0,04 0,08 0,00 –0,08 –0,15 0,01σ° HV /σ° VV — 0,85 –0,75 0,00 0,88 0,86 –0,37σ° RR /σ° RL — –0,91 0,00 0,95 0,90 –0,20ρ (HHVV) — 0,00 –0,94 –0,90 0,05ø (HH-VV) — 0,00 0,00 0,00α — 0,95 –0,16H — –0,24A —Tabla 3. Matriz <strong>de</strong> correlación <strong>de</strong> la bandas estudiadas. En negrita se indican las bandas más correlacionadas.parcelas agrícolas que incluyen los cultivos herbáceos<strong>de</strong> secano y <strong>de</strong> regadío (Fig. 2).Con el fin <strong>de</strong> seleccionar las bandas más significativas,se han calculado las matrices <strong>de</strong> correlación(Tabla 3), se han analizado las signaturas<strong>de</strong> la verdad campo <strong>de</strong> secano y regadío <strong>de</strong>cada imagen (Fig. 6) y finalmente se ha estudiadola separabilidad entre las bandas generadas(Fig. 7). Los valores <strong>de</strong> los parámetros estudiadosen los gráficos <strong>de</strong> signaturas (Fig. 6), estánreescalados entre 0 y 100. Los valores mínimo ymáximo utilizados para reescalar cada una <strong>de</strong> lasvariables estudiadas son los siguientes: <strong>de</strong> –180°a 180° para la diferencia <strong>de</strong> fase, <strong>de</strong> 0° a 90° parael ángulo alfa, <strong>de</strong> 0 a 0,5 los coeficientes <strong>de</strong> retrodispersión<strong>de</strong> polarización directa (HH y VV),<strong>de</strong> 0 a 0,1 el coeficiente <strong>de</strong> retrodispersión <strong>de</strong> polarizacióncruzada (HV) y <strong>de</strong> 0 a 1 el resto <strong>de</strong> variablesestudiadas. Los resultados <strong>de</strong> estos tresanálisis se han utilizado para seleccionar las bandasmás interesantes para clasificar los cultivos.La matriz <strong>de</strong> correlación (Tabla 3), muestra quela potencia total (Span) presenta una alta correlacióncon los coeficientes σ° <strong>de</strong> polarización directa.Tanto la entropía como el ángulo alfa muestranuna gran correlación con los ratios <strong>de</strong>polarización cruzada lineal y circular (σ° HV /σ° VVy σ° RR /σ° RL ). También presentan una alta correlaciónentre sí la entropía y el ángulo alfa así comolos ratios <strong>de</strong> polarización cruzada lineal y circular.El coeficiente <strong>de</strong> correlación <strong>de</strong> polarizacióndirecta (|ρ HHVV |), también muestra una alta correlación,aunque negativa, con los ratios <strong>de</strong> polarizacióncruzada lineal y circular, la entropía y elángulo alfa. La diferencia <strong>de</strong> fase (φ HHVV ) no estácorrelacionada con ninguna <strong>de</strong> las bandas, probablemente<strong>de</strong>bido al amplio rango <strong>de</strong> valores <strong>de</strong>φ HHVV que pue<strong>de</strong>n tomar las cubiertas vegetales.Por último, mencionar que la anisotropía tampocomuestra una buena correlación con ninguno <strong>de</strong>los parámetros estudiados.Estudios anteriores realizados en Navarra (Leránozy Albizua, 2001) <strong>de</strong>mostraron que al estratificarel territorio, se reducía la variabilidad<strong>de</strong>l carácter estudiado, mejorando así las estimacionesobtenidas. En este trabajo, se ha seguidola estratificación propuesta en dicho estudio conlo que los cultivos <strong>de</strong> secano y <strong>de</strong> regadío se separanen distintos estratos.Los cultivos <strong>de</strong> trigo, cebada y avena, tanto <strong>de</strong>secano como <strong>de</strong> regadío, muestran un comportamientomuy similar (Fig. 6), <strong>de</strong> modo que sehan unido estas tres clases en una única clase(<strong>de</strong>nominada CEREAL). En cuanto a los cultivos<strong>de</strong> regadío, <strong>de</strong>stacan el girasol y el guisanteya que presentan una firma bastante diferente al<strong>de</strong>l resto <strong>de</strong> los cultivos. En el caso <strong>de</strong> estos doscultivos es muy probable que el suelo se encuentreaún <strong>de</strong>snudo en las fechas <strong>de</strong> adquisición <strong>de</strong>imágenes, por lo que el valor <strong>de</strong>l coeficiente <strong>de</strong>correlación es alto y los ratios <strong>de</strong> polarizacióncruzada son bajos. De marzo a mayo, tanto enlos cultivos <strong>de</strong> secano como en los <strong>de</strong> regadío seaprecia, en general, un ligero ascenso <strong>de</strong> los valores<strong>de</strong> los ratios <strong>de</strong> polarización cruzada asícomo un <strong>de</strong>scenso <strong>de</strong> los valores <strong>de</strong>l coeficiente<strong>de</strong> correlación <strong>de</strong>bido a que al estar el cultivomás <strong>de</strong>sarrollado, la dispersión por volumen aumenta.La separabilidad entre cultivos, se ha calculadopara cada banda a partir <strong>de</strong> los datos <strong>de</strong> signaturasgenerados.Revista <strong>de</strong> Tele<strong>de</strong>tección. ISSN: 1988-8740. 2010. 34: 77-88 83