Análisis de una especie amenazada utilizando técnicas de observación de la tierra: una aplicación de Data Science

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se analiza un problema en el campo de la biodiversidad, las condiciones de los hábitats de especies amenazadas, usando un modelo que utiliza los datos de distribución comparándolos con las condiciones medioambientales. Se ha escogido el caso del sapo partero bético y se ha estimado su área de distribución utilizando un modelo de máxima entropía tomando tres conjuntos de datos bioclimáticos diferentes, y se han comparado los resultados con los que proporciona el informe de referencia SARE (Servidor de Anfibios y Reptiles de España), sobre esta especie, el Alytes dickhilleni Arntzen & García-París, 1995. En el primer caso se han considerado las variables climáticas y la elevación del terreno, de modo similar al informe SARE, para tener una referencia propia, cómo asegura el buen resultado del modelo (AUC~0.99). La variable de mayor peso es la elevación (~37%) seguida a distancia de la precipitación del trimestre más frío (~19%). Por otro lado, en el segundo y tercer caso, y cómo aportación original del trabajo, se han tomado exclusivamente variables obtenidas de la combinación de bandas del satélite de la ESA de Observación de la Tierra Sentinel-2: en el segundo caso se han tomado índices observados en el mes de agosto y en el tercer caso en el mes de abril. Los resultados obtenidos indican la posibilidad de utilizar solamente estos datos para estimar el hábitat más relevante para esta especie amenazada: AUC~0.96 en ambos casos, siendo las variables de mayor relevancia MNDWI (una variante del NDWI, Normalized Difference Water Index) y SR (Simple Ratio Index), con pesos diferentes en los dos casos, pero una contribución total cercana al 70%. Los mapas obtenidos en los tres casos asociados a los modelos de distribución concuerdan con el modelo de referencia (SARE). El uso de las técnicas de Observación de la Tierra puede ser por tanto un buen complemento para extender este tipo de análisis a otras especies y territorios.

ABSTRACT: In this work we analyse a biodiversity problem, the threatened species habitat using a model that uses the distribution data and compare it with environmental variables. We have chosen the case of the Spanish midwife toad and we have estimated its distribution area by using a maximum entropy model taking three different bioclimatic data ensembles, and the results have been compared with the reference report SARE (Servidor de Anfibios y Reptiles de España), about this species, the Alytes dickhilleni Arntzen & García-París, 1995. In the first case, we have considered the climatic variables and the ground elevation, as the SARE report, in order to have a reference assuring a good model with AUC~0.99. The most important variable was the elevation with (~37%) of importance followed by the rainfall in the coldest quarter (~19%). On the other hand, in the second and third case, and as original idea to the work, we have taken just variables derived from the combination of the Sentinel-2 of ESA satellite bands: in the second case, we took the indices in August and in the third case in April. The results obtained show the possibility to use only those data to estimate the most relevant habitat for this threatened species: AUC~0.96 in both cases, being the most important variables MNDWI (a variant from NDWI, Normalized Difference Water Index) and SR (Simple Ratio Index), with different weights in both cases, but with a total contribution near 70%. The obtained maps in all the cases associated with the distribution models agree with the SARE reference. The use of Earth Observation Techniques can be a useful tool in order to extend this kind of analysis to other species or territories.