Análisis de índices de vegetación y salinidad en los cultivos de arroz de l'Albufera de València mediante el procesamiento en la nube con Google Earth Engine

Abstract

[ES] El cultivo del arroz es una actividad destacable en la Comunidad Valenciana, tanto económica como socioculturalmente. Dicha planta puede enfrentarse a diferentes adversidades en su crecimiento, destacando entre ellas la salinidad, que puede afectar de forma negativa a su correcto desarrollo y crecimiento. El presente trabajo académico tiene como objetivo analizar mediante índices de vegetación y salinidad dos polígonos (cuyas parcelas se analizarán de forma conjunta) ubicados en los términos municipales de Sueca y Cullera considerando el hecho de que la salinidad de los suelos difiere. Posteriormente, se centrará el análisis en unos campos de diferentes variedades de arroz ("Bomba" y "JSendra"). De dichos campos se cuenta con los datos de producción, fechas de siembra y de cosecha, que permitirán definir correlacionarlos con los índices analizados. Para ello en primer lugar se extraen las zonas de interés empleando el software QGIS y datos del catastro (con el complemento de Inspire de QGIS). Seguidamente, empleando Google Earth Engine se realiza el procesado en la nube de las imágenes satelitales (capturadas por el satélite Sentinel-2) y el cálculo de índices que proporcionan información sobre la salud de las plantas o la salinidad del suelo, tales como el NDVI, GNDVI, EVI, ASTER SI y SAVI. Estos índices son estudiados para un periodo de 4 años, desde 2019 hasta 2022 y sus valores son plasmados en gráficos temporales, permitiendo así observar su evolución anual. Para evitar posibles discontinuidades o alteraciones en las gráficas se aplica suavizado de series temporales. En el caso de los campos de cultivo analizados, se obtienen los valores máximos y mínimos de los índices mencionados anteriormente, permitiendo no solo analizar la variabilidad de éstos sino también correlacionar los resultados con la información aportada por el propietario y analizarlos de forma comparativa. En resumen, este estudio tiene como objetivo el análisis de la variación de los índices de vegetación y salinidad en polígonos catastrales cultivados de arroz con diferentes niveles de salinidad de suelo en un periodo de tiempo determinado. Ello se realiza empleando imágenes satelitales procesadas en la nube, obteniendo valores máximos y mínimos de los índices en campos con datos de producción conocidos, lo que permite realizar análisis comparativos e identificar correlaciones significativas.

[EN] Rice cultivation is a notable activity in the Valencian Community, both economically and socio-culturally. The rice plant can face various adversities in its growth, with salinity being a significant factor that can negatively affect its proper development and growth. This academic work aims to analyze two polygons (whose plots will be analyzed together) located in the municipalities of Sueca and Cullera, considering the difference in soil salinity. The analysis will then focus on fields with different rice varieties ("Bomba" and "JSendra"). Production data, planting and harvesting dates are available for these fields, which will be correlated with the analyzed indices. To achieve this, the areas of interest were first extracted using QGIS software and cadastral data (using the Inspire plugin in QGIS). Subsequently, using Google Earth Engine, cloud processing of satellite images (captured by the Sentinel-2 satellite) was performed, and vegetation and salinity indices were calculated. These indices, such as NDVI, GNDVI, EVI, ASTER SI, and SAVI, provide information about plant health or soil salinity. These indices were studied over a period of 4 years, from 2019 to 2022, and the results were visualized in temporal charts, allowing the annual evolution to be observed. To avoid potential discontinuities or distortions in the charts, data smoothing was applied. In the case of the analyzed cultivation fields, the maximum and minimum values of the aforementioned indices were obtained. This not only allows for the analysis of their variability but also facilitates the correlation of the results with the information provided by the owner, enabling comparative analysis. In summary, this study aims to analyze the variation of vegetation and salinity indices in cadastral polygons dedicated to rice cultivation with different levels of soil salinity over a specific period of time. This is achieved by using cloud-processed satellite images and obtaining maximum and minimum index values in fields with known production data, which enables comparative analysis and the identification of significant correlations.

[CA] El cultiu de l'arròs és una activitat destacable a la Comunitat Valenciana, tant econòmica com socioculturalment. Aquesta planta pot enfrontar-se a diferents adversitats en el seu creixement, destacant entre elles la salinitat, que pot afectar de manera negativa al seu correcte desenvolupament i evolució. El present treball acadèmic té com a objectiu analitzar mitjançant índexs de vegetació i salinitat dos polígons (les parcel·les dels quals s'estudiaran de manera conjunta) situats en els termes municipals de Sueca i Cullera, considerant el fet que la salinitat dels sòls difereix. Posteriorment, se centrarà l'anàlisi en uns camps de diferents varietats d'arròs ("Bomba" i "JSendra"). D'aquests camps es compta amb les dades de producció, dates de sembra i de collita, cortesia del propietari; a fi de correlacionar-los amb l'anàlisi realitzada. Per a això, en primer lloc es van extraure les zones d'interés emprant el programari QGIS i dades del cadastre (amb el complement de Inspire de QGIS Seguidament, emprant Google Earth Engine es va realitzar el processament en núvol de les imatges satel·litàries capturades pel satèl·lit Sentinel-2) i l'aplicació d'índexs que proporcionen informació sobre la salut de les plantes o la salinitat del sòl, com ara el NDVI, GNDVI, EVI, ÀSTER SI i SAVI, calculats a partir de les bandes espectrals. Aquests índexs van ser estudiats en un període de 4 anys, des de 2019 fins a 2022 i els seus resultats han sigut reflectits en gràfics temporals, permetent així observar la seua evolució anual. Amb la finalitat d'evitar possibles discontinuïtats o alteracions (probablement produïdes pel soroll), en els gràfics es va aplicar un suavitzat a les dades. En el cas dels camps de cultiu analitzats, es van obtindre els valors màxims i mínims dels índexs esmentats anteriorment, permetent, no sols analitzar la variabilitat d'aquests, si no també correlacionar els resultats amb la informació aportada pel propietari i analitzar-los així de manera comparativa. A més, es van extraure un conjunt de paràmetres agronòmics amb l'eina de TIMESAT, permetent una altra anàlisi respecte a les dades de producció. En resum, aquest estudi té com a objectiu l'anàlisi al llarg del temps dels índexs de vegetació i salinitat en polígons cadastrals amb diferents nivells de salinitat, el cultiu de la qual és arròs.