Monitoreo ambiental con Sentinel-2: guía práctica para Colombia

Colombia pierde aproximadamente 170.000 hectáreas de bosque al año. Las corporaciones autónomas regionales y las autoridades ambientales necesitan herramientas de monitoreo que sean oportunas, escalables y sostenibles financieramente. Sentinel-2, el programa de observación de la Tierra de la Agencia Espacial Europea, cumple las tres condiciones.

Qué es Sentinel-2

Sentinel-2 es una constelación de dos satélites (2A y 2B) del programa Copernicus de la Unión Europea que captura imágenes multiespectrales de toda la superficie terrestre de forma gratuita y abierta.

Especificaciones clave

| Parámetro | Valor | |-----------|-------| | Resolución espacial | 10 m (bandas visibles + NIR), 20 m (red edge + SWIR), 60 m (atmosféricas) | | Resolución temporal | 5 días (con ambos satélites) | | Bandas espectrales | 13 bandas | | Cobertura | Global | | Costo | Gratuito | | Formato | GeoTIFF, JP2 |

La resolución de 10 metros puede parecer gruesa comparada con imágenes de drone (5 cm) o satélites comerciales (30-50 cm), pero para monitoreo ambiental a escala regional es más que suficiente — y la periodicidad de 5 días es imbatible.

Cómo acceder a las imágenes

Copernicus Browser

El acceso más directo es a través del Copernicus Browser. Permite:

• Buscar imágenes por ubicación y fecha.
• Filtrar por porcentaje de nubosidad — crítico en Colombia donde la cobertura nubosa es un desafío constante.
• Descargar imágenes individuales o series temporales.
• Visualizar índices de vegetación directamente en el navegador.

API de Copernicus Data Space

Para proyectos que requieren descarga automatizada de grandes volúmenes, la API permite programar consultas y descargas. En GEOSAT usamos scripts en Python que consultan la API, filtran por nubosidad y descargan automáticamente las escenas útiles para nuestras áreas de interés.

Google Earth Engine

Otra opción potente es acceder a Sentinel-2 a través de Google Earth Engine (GEE), que permite hacer análisis directamente en la nube sin necesidad de descargar los datos.

Índices de vegetación para monitoreo ambiental

Los índices de vegetación transforman las bandas espectrales en indicadores interpretables. Los más útiles para monitoreo ambiental en Colombia:

NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)

El índice más conocido. Mide la diferencia entre la reflectancia en el infrarrojo cercano (NIR) y el rojo visible.

• Valores entre -1 y 1. Valores altos (> 0.6) indican vegetación densa y saludable.
• Útil para: Monitoreo general de cobertura vegetal, detección de deforestación a gran escala.
• Limitación: Se satura en bosques tropicales muy densos donde toda la vegetación aparece igual.

NBR (Normalized Burn Ratio)

Usa las bandas NIR y SWIR para detectar áreas quemadas y evaluar severidad de incendios.

• Útil para: Monitoreo post-incendio, evaluación de daños en parques nacionales.
• En Colombia: Especialmente relevante durante eventos de El Niño.

NDMI (Normalized Difference Moisture Index)

Combina NIR y SWIR para estimar el contenido de humedad en la vegetación.

• Útil para: Detección temprana de estrés hídrico, monitoreo de humedales, alerta temprana de incendios.

NDWI (Normalized Difference Water Index)

Diseñado para identificar cuerpos de agua y áreas inundadas.

• Útil para: Monitoreo de niveles de embalses, detección de inundaciones, seguimiento de humedales.

Detección de deforestación

El flujo de trabajo que utilizamos en GEOSAT para detección de deforestación con Sentinel-2 sigue estos pasos:

1. Selección de imágenes de referencia

Se eligen dos imágenes (o compuestos) de fechas diferentes — idealmente de la misma época del año para minimizar diferencias fenológicas. Ejemplo: enero 2024 vs. enero 2025.

2. Cálculo de índices

Se calcula NDVI (o NBR) para ambas fechas.

3. Análisis de cambio

Se resta el índice de la fecha reciente menos el de la fecha de referencia. Valores negativos significativos indican pérdida de vegetación.

4. Clasificación

Se establece un umbral para separar cambios naturales (estacionalidad) de deforestación real. Este umbral se calibra con datos de campo o con imágenes de alta resolución.

5. Validación

Los polígonos de cambio detectados se validan con imágenes de mayor resolución (drone, Planet, Google Earth) o visitas de campo.

Análisis de cambio de uso del suelo

Más allá de la deforestación puntual, Sentinel-2 permite hacer análisis de cambio de uso del suelo a lo largo del tiempo:

• Expansión urbana: Identificar el crecimiento de áreas construidas sobre suelo rural.
• Cambio de cobertura agrícola: Detectar la conversión de bosque a pastizales o cultivos.
• Recuperación de vegetación: Monitorear programas de reforestación o áreas en regeneración natural.

En nuestro trabajo con CORANTIOQUIA y CORNARE, hemos implementado estos análisis para generar alertas tempranas de cambio de cobertura en sus jurisdicciones, permitiendo una respuesta más ágil ante intervenciones no autorizadas.

Limitaciones en Colombia

Sentinel-2 no es perfecto, especialmente en el contexto colombiano:

• Nubosidad. La principal limitación. En regiones como el Chocó o la Amazonía, puede ser difícil obtener imágenes libres de nubes. La solución: usar compuestos temporales (medianas de varios meses) o combinar con Sentinel-1 (radar, que atraviesa nubes).
• Resolución para parcelas pequeñas. Con 10 metros de resolución, parcelas menores a 0.5 hectáreas son difíciles de analizar individualmente.
• Clasificación automática. Los algoritmos de clasificación supervisada requieren datos de entrenamiento de calidad, que en muchas regiones de Colombia son escasos.

Recomendación para autoridades ambientales

Si su corporación o autoridad ambiental no está utilizando Sentinel-2 como parte de su sistema de monitoreo, está dejando sobre la mesa una herramienta gratuita que puede detectar cambios en su jurisdicción cada 5 días.

El primer paso no requiere inversión en software: con Copernicus Browser y QGIS (ambos gratuitos) puede comenzar a monitorear hoy. El paso siguiente — automatización, alertas y análisis multitemporal — requiere capacidad técnica que en GEOSAT estamos preparados para acompañar.