Diversidad espacial de la actividad vegetal en campos abandonados del Pirineo Central español: análisis de los procesos de sucesión mediante imágenes Landsat (1984-2001)

S. M. Vicente-Serrano; S. Beguería; T. Lasanta

doi:10.3989/pirineos.2006.v161.3

Authors

S. M. Vicente-Serrano Instituto Pirenaico de Ecología, CSIC
S. Beguería Instituto Pirenaico de Ecología, CSIC
T. Lasanta Instituto Pirenaico de Ecología, CSIC

DOI:

https://doi.org/10.3989/pirineos.2006.v161.3

Keywords:

land cover changes, secondary succession, NDVI, Landsat, mountain, Pyrenees, Spain

Abstract

This paper analyses the evolution of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) in the central Spanish Pyrenees. For this purpose, Landsat-TM and ETM+ were used. The selected images correspond to August of 1984, 1991 and 2001. The difference in days between the images was not very important to diminish the effects of phenology. The images were geometrically and atmospherically corrected by means of a mixed method based on physical and statistical procedures. Using the NDVI images we calculated coefficients of variation within a radius of 150 meters by means of a moving window procedure. This approach allows to analyse the spatial variability of the vegetation cover. The results show that the NDVI changes have not been important in the analysed period. Nevertheless, there are noticeable modifications in the spatial structure and variability of the NDVI, resulted in homogenization/heterogenisation processes. The forests located at high altitudes have suffered the most important homogenisation processes. On the contrary at low elevated areas the spatial diversity of the vegetation activity increases. Nevertheless, in these areas some spatial differences are found: the heterogenisation of the vegetation cover is less important in the forests than in areas dominated by sclerophyllous vegetation and those characterised by the transition from shrubs to forests. These areas show less mature successional phases after the land abandonment and they are characterised by an increase of the spatial heterogeneity of the NDVI.

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References

Baker, L. W. (2001). The r.le Programs: a set of GRASS programs for the quantitative analysis of landscape structure. University of Wyoming, Laramie.

Bannari, A.; Morin, D.; Bonn, F. & Huete, A. R. (1995). A review of vegetation indices. Remote Sensing Reviews. 13: 95-120.

Beguería, S. (2005). Erosión y fuentes de sedimento en la cuenca del embalse de Yesa (Pirineo occidental): Ensayo de una metodología basada en teledetección y análisis SIG. Instituto Pirenaico de Ecología. 158 pp., Zaragoza.

Brown, N. J. & Fuller, R. (1996). ACORINE map of Great Britain by automated means. Techniques for automatic generalization of the land cover map of Great Britain. International Journal of Geographical Information Science 10: 937-953.

Carlson, T. N.; Perry, E. M. & Schumugge, T. J. (1990). Remote estimation of soil moisture availability and fractional vegetation cover for agricultural fields. Agricultural and Forest Meteorology. 52: 45-69. doi:10.1016/0168-1923(90)90100-K

Carlson, T. N. & Ripley, D. A. (1997). On the relation between NDVI, fractional vegetation cover, and leaf area index. Remote Sensing of Environment. 62: 241-252. doi:10.1016/S0034-4257(97)00104-1

Cohen, W. B.; Spies, T. A.; Alig, R. J.; Setter, D. R.; Maiersperger, T. K. & Fiorella, M. (2002). Characterizing 23 years (1972-95) of stand replacement disturbance in western Oregon forests with Landsat imagery. Ecosystems, 5: 122-137. doi:10.1007/s10021-001-0060-X

Creus, J. (1983). El clima del Alto Aragón Occidental. Monografías del Instituto de Estudios Pirenaicos, 109: 421 pp., Jaca.

Chander, G. & Markham, B. (2003). Revised Landsat-5 TM radiometric calibration procedures and postcalibration dynamic ranges. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 41: 2674-2677. doi:10.1109/TGRS.2003.818464

Farina, A. (2001). Landscape ecology in action. Kluwer Academic Publishers, Dordretch.

Furby, S. L. & Campbell, N. A. (2001). Calibrating images from different dates to ‘like-value’ digital counts. Remote Sensing of Environment, 77: 186- 196. doi:10.1016/S0034-4257(01)00205-X

García-Ruiz, J. M. & Martí, C. (1994). Rasgos fundamentales del glaciarismo cuaternario en el Pirineo aragonés. En MARTÍ, C. & J. M. GARCÍARUIZ (Eds.). El glaciarismo surpirenaico: Nuevas aportaciones. Geoforma Ediciones: 17-33, Logroño.

García-Ruiz, J. M. & Puigdefábregas, J. (1982). Formas de erosión en el flysch eoceno surpirenaico. Cuadernos de Investigación Geográfica, 8: 83- 126.

Gillies, R. R.; Carlson, T. N.; Cui, J.; Kustas, W. P. & Humes, K. S. (1997). A verification of the triangle method for obtaining surface soil water content and energy fluxes from remote measurements of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and surface radiant temperature. International Journal of Remote Sensing, 18: 3145-3166. doi:10.1080/014311697217026

Gutman, G.; Tarpley, D.; Ignatov, A. & OLSON. S. (1995). The enhanced NOAA global land dataset from the advanced very high resolution radiometer. Bulletin of the American Meteorological Society. 76: 1141-1156. doi:10.1175/1520-0477(1995)076<1141:TENGLD>2.0.CO;2

Hall, F. G.; Botkin, D. B.; Strebel, D. E.; Woods, K. D. & Gotees, S. J. (1991). Large-scale patterns of forest succession as determined by remote sensing. Ecology, 72: 628-640. doi:10.2307/2937203

Hostert, P.; Röder, A. & Hill, J. (2003). Coupling spectral unmixing and trend analysis for monitoring of long-term vegetation dynamics in Mediterranean rangelands. Remote Senisng of Environment, 87: 183-197. doi:10.1016/S0034-4257(03)00145-7

Knipling, E. B. (1970). Physical and physiological basis for the reflectance of visible and near-infrared radiation from vegetation. Remote Sensing of Environment, 1: 155-159. doi:10.1016/S0034-4257(70)80021-9

Lasanta, T. (1989). Evolución reciente de la agricultura de montaña. Geoforma Ediciones, Logroño, 220 pp.

Lasanta, T. (en prensa). El paisaje de la montaña mediterránea: cambios por el abandono de tierras agrícolas. Cuadernos de la Sostenibilidad.

Lasanta, T. & Vicente-Serrano, S. (2006). Factores en la variabilidad espacial de los cambios de cubierta vegetal en el Pirineo. Cuadernos de Investigación Geográfica, 32.

Lasanta, T.; Vicente-Serrano, S. & Cuadrat, J. M. (2000). Marginación productiva y recuperación de la cubierta vegetal en el Pirineo: un caso de estudio en el Valle de Borau. Boletín de la A. G. E., 29: 5-28.

Lasanta, T.; Vicente-Serrano, S. M. & Cuadrat, J. M. (2005). Spatial-temporal variability of the plant landscape in the Mediterranean highlands due to the abandonment of traditional land uses: a study of the Spanish Central Pyrenees. Applied Geography, 25: 47-65.

Lasanta, T.; Vicente-Serrano, S. M. & Romo, A. (2004). Influencia de la topografía en la estacionalidad de la actividad vegetal: análisis en el Pirineo occidental aragonés a partir de imágenes NOAA-AVHRR. Boletín de la A.G.E. 38: 175-197.

Lawrence, R. L. & Ripple, W. J. (1999). Calculating change curves for multitemporal satellite imagery: Mount St. Helens 1980-1995. Remote Sensing of Environment, 67: 309-319. doi:10.1016/S0034-4257(98)00092-3

Markham, B. L.; Storey, J. C.; Williams, D. L. & Irons, J. R. (2004). Landsat sensor performance: history and current status. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 42: 2691-2746. doi:10.1109/TGRS.2004.840720

Millington, A. C.; Vélez-Liendo, X. M. & Bradley, A. V. (2003). Scale dependence in multitemporal mapping of forest fragmentation in Bolivia: implications for explaining temporal trends in landscape ecology and applications to biodiversity conservation. ISPR Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 57: 289-297. doi:10.1016/S0924-2716(02)00154-5

Nogués, D. & Pérez-Cabello, F. (2003): cartografía y análisis de la diversidad del paisaje vegetal en la montaña riojana y su papel como herramienta de gestión. Zubía Monográfico, 13: 177-192.

Myneni, R. B.; Keeling, C. D.; Tucker, C. J.; Asrar, G. & Nemani, R. R. (1997). Increase plant growth in the northern high latitudes from 1981- 1991. Nature, 386: 698-702. doi:10.1038/386698a0

Olsson, H. (1993). Regression functions for multitemporal relative calibration of thematic mapper data over boreal forest. Remote Sensing of Environment, 46: 89-102. doi:10.1016/0034-4257(93)90034-U

Ouaidrari, H. & Vermote, E. F. (1999). Operational atmospheric correction of Landsat TM data. Remote Sensing of Environment, 70: 4-15. doi:10.1016/S0034-4257(99)00054-1

PALÀ.V. & PONS, X. (1995). Incorporation of relief in polynomial-based geometric corrections. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 61: 935-944.

Riaño, D.; Chuvieco, E.; Salas, J. & Aguado, I. (2003). Assessment of different topographic corrections in Landsat-TM data for mapping vegetation types. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 41: 1056- 1061. doi:10.1109/TGRS.2003.811693

Richter, R. (1997). A spatially adaptive fast atmospheric correction algorithm. International Journal of Remote Sensing, 17: 1201-1214. doi:10.1080/01431169608949077

Riera, J. L.; Magnuson, J. J.; Vande Castle, J. R. & Mackenzie, M. D. (1998). Analysis of large-scale spatial heterogeneity in vegetation indices among North American landscapes. Ecosystems, 1: 268-282. doi:10.1007/s100219900021

Ruiz-Flaño, P. (1993). Procesos de erosión en campos abandonados del Pirineo. Geoforma Ediciones, 190 pp. Logroño.

Santa Regina, I. (2000). Desarrollo de vegetación y radiación solar que incide en laderas de la Sierra de Béjar, Salamanca (España). Pirineos, 155: 59-74.

Schroeder, T. A.; Cohen, W. B.; Song, C.; Canty, M. J. & Yang, Z. (2006). Radiometric correction of multi-temporal Landsat data for characterization of early succesional forest patterns in western Oregon. Remote Sensing of Environment, 103: 16-26. doi:10.1016/j.rse.2006.03.008

Song, C.; Woodcock, C. E.; Seto, K. C.; Lenney, M. P. & Macomber, S. A. (2001). Classification and change detection using Landsat TM data: when and how to correct atmospheric effects? Remote Sensing of Environment, 75: 230-244. doi:10.1016/S0034-4257(00)00169-3

Song, C. & Woodcock, C. E. (2003). Monitoring forest succesion with multitemporal landsat images: factors of uncertainty. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 41: 2557-2567. doi:10.1109/TGRS.2003.818367

Tanser, F. C. & Palmer, A. R. (1999). The application of a remotely-sensed diversity index to monitor degradation patterns in a semi-arid, heterogeneous, South African landscape. Journal of Arid Environments 43: 477-484. doi:10.1006/jare.1999.0568

Tucker, C. J. (1979). Red and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation. Remote Sensing of Environment, 8: 127-150. doi:10.1016/0034-4257(79)90013-0

Turner, M. G. & Gardner, R. H. (1991). Quantitative Methods in Landscape Ecology. Springer-Verlag, New York.

Ubalde, J. M.; Rius, J. & Poch, R. M. (1999). Monitorización de los cambios de uso del suelo en la cabecera de cuenca de la Ribera Salada mediante fotografía aérea y S. I. G. (El Solsonés, Lleida, España). Pirineos, 153-154: 101-122.

Vermote, E. F.; Tanré, D.; Deuzé, J. L.; Herman, M. & Morcrette, J. J. (1997). Second simulation of the satellite signal in the solar spectrum, 6S: an overview. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 35: 675-686. doi:10.1109/36.581987

Vicente-Serrano, S. M. (2001). El papel reciente de la ganadería extensiva de montaña en la dinámica del paisaje y en el desarrollo sostenible: el ejemplo del valle de Borau. Publicaciones del Consejo de Protección de la Naturaleza de Aragón. Serie Investigación. 181 pp. Zaragoza.

Vicente-Serrano, S. M.; Lasanta, T. & Cuadrat, J. M. (2000). Influencia de la ganadería en la evolución del riesgo de incendio en función de la vegetación en un área de montaña: El ejemplo del Valle de Borau. Geographicalia, 38: 33-57.

Vicente-Serrano, S. M.; Lasanta, T. & Cuadrat, J. M. (2000a). Transformaciones en el paisaje del Pirineo como consecuencia del abandono de las actividades económicas tradicionales. Pirineos, 155: 111-133.

Vicente-Serrano, S. M.; Lasanta, T. & Romo, A. (2005). Analysis of the spatial and temporal evolution of vegetation cover in the Spanish central Pyrenees: the role of human management. Environmental Management, 34: 802-818. doi:10.1007/s00267-003-0022-5

Villar, L. & Benito, J. L. (2001). Vegetación. En RÍOS, S. (Ed.) El medio físico y su peligrosidad en un sector del Pirineo Central. Publicaciones del Instituto Geológico y Minero de España. Serie Medio Ambiente, 1: 47-54, Madrid.

Wylie, B. K.; Meyer, D. J.; Tieszen, L. L. & Mannel, S. (2002). Satellite mapping of surface biophysical parameters at the biome scale over the north american grasslands. Acase study. Remote Sensing of Environment, 79: 266-278. doi:10.1016/S0034-4257(01)00278-4