Análisis remoto biofísico de entornos urbanos: identificación de patrones morfológicos implementando datos abiertos y teledetección

Abstract

La tesis doctoral presenta un avance innovador en el análisis de entornos urbanos, profundizando en elementos fundamentales que regulan sus cambios y procesos. Se centra en los desafíos del análisis urbano de zonas extensas y complejas y del estudio a medida en escalas locales, con la implementación de conjuntos de datos de múltiples fuentes (datos abiertos y teledetección) para identificar áreas de interés para su intervención de forma remota. Este enfoque integra características biofísicas existentes del entorno construido, la vegetación (prestando atención a la escala espacio-temporal y su impacto en servicios ecosistémicos), el albedo de banda ancha, y la temperatura superficial del suelo (LST). El desarrollo de la tesis se estructura en cuatro secciones, que comienzan con una revisión exhaustiva de los métodos de evaluación urbana en remoto, seguida por la caracterización detallada de la vegetación. Posteriormente, se propone un marco de clasificación de las características biofísicas, se diagnostica el entorno urbano según el comportamiento de las características existentes y, finalmente, se definen patrones morfológicos. Las secciones concluyen con el diseño de un método para caracterizar áreas de interés y su aplicación en los procesos de toma de decisiones. El diseño del método se fundamenta en la extracción de características y cálculo de variables biofísicas a distancia, fusionando datos del Catastro (una base de datos de edificaciones en España), imágenes satelitales de alta y muy alta resolución, y datos infrarrojos térmicos (TIR). Para validar el método, se lleva a cabo en un caso de estudio que cumple con criterios establecidos previamente en la metodología, ubicado en el barrio de Canillas, Madrid, España. Los desarrollados en la tesis priorizan la integración de componentes biofísicos urbanos en su estado actual, con detalles intrincados y escalas espacio-temporales esenciales para la planificación urbana. Los resultados abordan los desafíos en los análisis urbanos actuales y se han sido difundido a través de trabajos publicados en revistas científicas, libros, actas de congresos y conferencias internacionales, reconocidos por su impacto en la comunidad académica y científica.

The PhD thesis represents an innovative advance in the analysis of urban environments, delving into fundamental elements that drive their changes and processes. It focuses on the challenges of urban analysis of extensive and complex areas and tailored studies at local scales, using multisouce datasets (open data and remote sensing) to remotly identify areas of interest for intervention. This approach integrates existing biophysical characteristics of the built environment, vegetation (with attention to the spatio-temporal scale and its impact on ecosystem services), broadband albedo, and land surface temperature (LST). The thesis is structured in four sections, starting with an exhaustive review of remote urban assessment methods, followed by a detailed characterisation of vegetation. Subsequently, a classifi cation framework for biophysical features is proposed, the urban context in diagnosed according to the behaviour of the existing features and, fi nally, morphological patterns are defi ned. The sections conclude with the design of a method to characterise areas of interest to be applied in decision-making processes. The design of the method relies on the retrieval of the characteristics and calculation of biophysical variables by fusing data from the Cadastre (a database of buildings in Spain), high and very-high-resolution satellite images, and thermal infrared (TIR) data. To validate the method, it is conducted in a case study that meets the criteria previously established in the methodology, located in the neighbourhood of Canillas, Madrid, Spain. The processes carried out in the thesis prioritise the integration of urban biophysical components in their current state, with intricate details and spatiotemporal scales essential for urban planning. The results address challenges in current urban analyses and have been disseminated through papers published in scientifi c journals, books, congresses and international conferences proceedings, recognised for their impact on the academic and scientifi c community.