Actualizado: abril 15 de 2019

Metodología censo cultivo de coca

El monitoreo de los cultivos de coca en Colombia está soportado en la interpretación de imágenes satelitales de media resolución y en la validación de los datos obtenidos mediante reconocimiento aéreo. El cálculo del área total sembrada con cultivos de coca en Colombia a diciembre 31 de 2016 es el resultado de los siguientes procesos:

Selección y adquisición de imágenes satelitales

Para la construcción de la cifra censal de cultivos de coca 2016, se descargaron y procesaron 274 imágenes de satélite Landsat 8 (LDCM); 75 imágenes base y como apoyo a la interpretación,199 imágenes Landsat 8, 12 imágenes Sentinel y 6 imágenes Worldview II, estas últimas con cubrimiento en los departamentos de Norte de Santander y Caquetá.

Las imágenes adquiridas cubren todo el territorio nacional (1.142.000 km2) excepto las islas de San Andrés y Providencia. El 70% del área de estudio fue cubierta con imágenes de satélite obtenidas dentro del rango óptimo (dos meses antes o dos meses después de la fecha de corte), de acuerdo con los parámetros establecidos para control de calidad.

Pre-procesamiento de las imágenes

El pre-procesamiento de imágenes agrupa una serie de técnicas orientadas a corregir o remover efectos en la imagen por errores del sensor o por factores ambientales, realzar el contraste para facilitar la interpretación e incrementar la resolución espacial para mejorar la delimitación y detección de objetos. Estas técnicas incluyen mejoramiento espacial (pansharpening)140 y mejoramiento radiométrico.

Mapa 24. Imágenes de satélite utilizadas en el censo de cultivos de coca Colombia, 2016.

Sistema de georreferenciación empleado

Figura 41. Sistema de proyección: Universal Transverse de Mercator (UTM) Zone 18N Datum: WGS84

El proyecto ha adoptado el Sistema Geodésico Mundial 1984 (WGS 84) como marco de referencia espacial; este sistema tiene el mismo elipsoide que el utilizado por el Instituto Geográfico Agustín Codazzi para Colombia, lo que permite que los datos de UNODC/SIMCI puedan vincularse con otro tipo de información geográfica producida oficialmente en el país.

Para facilitar la labor de interpretación, se construyó un mosaico para todo el país, que se define como la base de georreferenciación de cada una de las imágenes. A partir de una operación de coregistro se garantiza que cada imagen que se descarga, sea ajustada pixel a pixel con la imagen base seleccionada, asegurando que no exista desplazamiento, rotación o distorsión.

En consecuencia, cada imagen empleada como insumo del proceso de interpretación, se encuentra referenciada espacialmente a esta matriz base, lo que garantiza la comparabilidad temporal para diferentes estudios.

Interpretación visual de los lotes de coca

La identificación de los lotes de coca se basa en la interpretación visual de las imágenes satelitales soportada en: elementos pictomorfológicos (tono, forma, textura, patrón), dinámica del comportamiento espectral (trazabilidad141), entorno geográfico, características específicas de la zona y uso de información secundaria proveniente de diversas fuentes. Estos factores ayudan a calificar un lote como coca o no coca y dirimir cualquier confusión con otras coberturas.

Interpretación visual. Lotes de coca visualmente interpretados en imágenes Sentinel-2 a. contorno amarillo, Falso color RGB (4, 3,10) b. contorno rojo), Color Natural RGB (3, 2,1).

a Contorno amarillo, falso color RGB (8, 4, 12)
b Contorno rojo, color natural RGB (4, 3, 2)

La interpretación contempla tres etapas:

Interpretación preliminar de cultivos de coca

Para la interpretación preliminar visual, además de los elementos propios de la imagen, se tiene en cuenta el análisis de la serie histórica de coca y la información secundaria de diversas fuentes, como fotografías georreferenciadas tomadas en sobrevuelos por la Policía Nacional, datos de erradicación manual e información suministrada por diferentes agencias del Gobierno y del Sistema de Naciones Unidas.

Vale la pena mencionar, que la interpretación de cultivos de coca, se apoya en el uso de composiciones a color, que tal como se mencionó previamente, resaltan los objetos de interés, discriminándolos de otras coberturas. En este sentido, la identificación del cultivo no se limita a la verificación en una sola composición a color, sino que se corrobora con varias de ellas. Las composiciones más utilizadas en Landsat 8 son en RGB: 543, 547,654, 562 y 743, entre otras.

De igual forma, como soporte a la interpretación, el proyecto cuenta con árboles de decisión desarrollados con apoyo de la Universidad de BOKU, para las regiones de Meta-Guaviare, Putumayo- Caquetá y Cauca-Nariño. Que permiten reducir la subjetividad y documentar el proceso que realiza el intérprete para calificar un lote como cultivo de coca.

Sobrevuelos de verificación

Los sobrevuelos de verificación son necesarios para ajustar y posteriormente validar la interpretación. Esta verificación se basa en la inspección visual desde una aeronave, de los territorios afectados con cultivos de coca. Desde el 2014, se implementó un sistema de captura directo de la información que se obtiene en campo sobre las imágenes de satélite empleando una tableta que está sincronizada con una antena GPS inalámbrica. Este dispositivo permite la creación de un archivo vector tipo shapefile142, construido por el experto durante el sobrevuelo. En él se califica un lote, núcleo o zona, con base en una lista de atributos previamente definidos (lote de coca, zona de alta o baja densidad, resiembra, suelo desnudo, otros cultivos y otros). Este proceso tiene como mejora la reducción de edición de la información obtenida en campo y paralelamente permite la construcción de un archivo histórico georreferenciado de las misiones de verificación.

Además del archivo vector que se construye durante el sobrevuelo, se utiliza una cámara digital combinada con GPS para toma de fotografías, una cámara de video que captura información adicional y GPS para el registro de zonas con o sin coca. Todos estos recursos son utilizados para los procesos de edición de los lotes preliminares interpretados en oficina. Los sobrevuelos de verificación son apoyados por la DIRAN y para la elaboración del censo de cultivos de coca 2016 se realizaron 6 misiones con una duración aproximada de 120 horas de vuelo.

Registro fotográfico de sobrevuelo de verificación y su equivalente en imagen satelital.

Edición

La información recolectada en los sobrevuelos de verificación es utilizada para ajustar la interpretación preliminar teniendo en cuenta la fecha de las imágenes y las operaciones de aspersión y erradicación realizadas en el área que cubre la imagen. Una vez realizada la edición, se obtiene el archivo de interpretación de cultivos de coca.

Cambios en el comportamiento espectral

Hasta el 2015, el comportamiento espectral del cultivo de coca se mantuvo estable. Los lotes se caracterizaban por alta reflectancia del suelo debido a la baja densidad foliar, fruto de la respuesta fisiológica de las plantas a factores de perturbación (aspersión aérea principalmente); entre estas respuestas fisiológicas se contempla la alteración del desarrollo foliar natural del cultivo.

Aumento en la densidad foliar de los cultivos. Izquierda fotografía obtenida en sobrevuelo en el departamento de Putumayo. Derecha su matching espectral. Imagen de Satélite Landsat 8 RGB 5, 4,7.

La suspensión de las operaciones de aspersión aérea, en octubre de 2015, propició cambios en la respuesta espectral tradicional de los cultivos. Durante el periodo que estuvieron vigentes las operaciones de aspersión aérea, los valores de biomasa se encontraban por debajo del límite natural; la aspersión interrumpía los ciclos fenológicos de las plantas de coca y generaba bien una acción de soqueo o un debilitamiento de la capacidad de producción de biomasa. Actualmente los cultivos presentan un ciclo natural fenológico, que se caracteriza por un comportamiento espectral en valores de alta reflectancia de suelo en los estados de recién sembrado y cosechado, donde la cantidad de biomasa es mínima y que contrasta con un respuesta espectral de baja o nula reflectancia del suelo en el estado próximo a cosecha, donde la cantidad de biomasa alcanza sus máximos valores.

Este cambio en la dinámica espectral de los cultivos, se aprecia claramente con el uso de composiciones a color, principalmente con las composiciones RGB 547, 543 y 743, que tienen mayor sensibilidad a la discriminación de biomasa y detección del vigor de la vegetación, por el uso de bandas del rango del infrarojo, región del espectro electromagnético, donde hay alta reflectancia de la clorofila, condición que permite con apoyo de elementos pictomorfológicos (color, tono, textura), identificar, discriminar tipos de vegetación y cambios en la biomasa de cultivos. En este contexto, las siguientes secuencias realizadas en composición a color RGB 547, muestran en tonos azul claro y blanco aquellas áreas con alta reflectancia del suelo y baja o nula biomasa o presencia vegetal, mientras que la alta reflectancia del infrarojo para la vegetación, permite discriminar estas áreas en tonos que van desde el violeta (mezcla de azul y rosado) donde el aumento de la biomasa minimiza la alta reflectancia del suelo, a tonos rosados donde la reflectancia del suelo se anula por el incremento de biomasa (zonas con pastos y cultivos densos),y finalmente a diferentes tonos de rojo (zonas con estadios avanzados de vegetación como rastrojos y bosques).

Esta dinámica se observa en la siguiente secuencia:

Esquema 11. Composición a color RGB 547, dinámica de un lote de coca antes de la suspensión de operaciones de aspersión aérea.

La figura muestra de izquierda a derecha:

a. Lote de coca con baja densidad foliar y alta reflectancia de suelo (enero 24 de 2014).
b. lote de coca, tres meses después, en proceso de cosecha la parte inferior del lote presenta nula densidad foliar (cosechado) y la parte superior baja densidad foliar (abril 14 de 2014). c. Lote de coca, 4 meses después) nuevamente con baja densidad foliar y alta reflectancia de suelo (agosto 4 de 2014). d. por último, lote de coca tres meses después, con media densidad foliar (noviembre 8 de 2014). Nótese que el cultivo de coca predomina en esta secuencia con tonos azul claro, que visualmente indican poca biomasa.

Esquema 12. Composición a color RGB 547, dinámica de un lote de coca después de la suspensión de operaciones de aspersión aérea.

En la figura anterior se observa de izquierda a derecha: a. Lote de coca con baja densidad foliar y alta reflectancia de suelo (enero 14 de 2016). b. lote de coca con media densidad foliar. Nótese que este estadio en tono rosado claro, ya presenta mayor biomasa que cualquiera de los estadíos de la secuencia anterior (Agosto 9 de 2016). c. Lote de coca en tono violeta, con aumento de densidad foliar, donde la reflectancia del suelo se minimiza y predomina la respuesta de biomasa (Octubre 27 de 2016). d. finalmente, lote de coca en tono rosado característico de alta densidad foliar, donde la reflectancia del suelo es nula y predomina la respuesta de biomasa del cultivo, que alcanza su estado fenológico natural próximo a cosecha (Noviembre 13 de 2016).

La dinámica de cambio en la respuesta espectral identificada en la etapa de interpretación, se visualiza de igual forma, mediante el empleo de índices espectrales de biomasa. En la gráfica siguiente se observa el comportamiento del índice DVI (Difference vegetation Index) con respecto a la variación de contenidos de biomasa en un lote estable de coca.

Índice DVI

Dinámica del lote de coca.

La gráfica anterior identifica dos periodos, el primero caracterizado por la vigencia de operaciones de aspersión aérea, como control a los cultivos ilícitos y el segundo posterior a la suspensión de las mismas. En el primero los valores del índice alcanzan su máximo valor en 20, mientras que en el segundo alcanzan un máximo de 31. Esto indica mayor desarrollo en el contenido de biomasa y en la maduración de la hoja, durante el segundo periodo, situación que no se presentaba durante el primer periodo, donde la misma operación de control limitaba el desarrollo foliar del cultivo.

Trazabilidad


La trazabilidad definida en forma general como “la posibilidad de identificar el origen y las diferentes etapas de un proceso” se aplica a la interpretación de cultivos de coca cuando se identifican los diferentes estados de crecimiento del cultivo aprovechando la resolución temporal de las imágenes empleadas en el censo. Contar con imágenes de la zona en diferentes periodos de tiempo permite observar los cambios en la respuesta espectral a partir de la trazabilidad del lote el cual facilita la toma de decisiones cuando se trata de calificarlo como cultivo de coca o no. Específicamente, se analizan imágenes cercanas a la fecha de toma de la imagen empleada en el censo para identificar, de acuerdo con los cambios en la respuesta espectral, si el lote ha sido objeto de manejo cultural, si ha sido cosechado o zoqueado y si ha aumentado su biomasa, o si por el contario se trata de un área no intervenida, la cual ha sido recientemente talada.

Esquema 14. Imágenes Landsat RGB (5,4,7). Trazabilidad.