Snowy Hidro Limited (SHL) é um gerador de eletricidade de pico com base nas montanhas nevadas de New South Wales, Austrália. Apesar de possuir uma variedade de ativos de geração em todo o país, a Hydro Snowy Limited é o mais conhecido para a custódia de uma peça icónica de infra-estrutura australiano, o Snowy Mountains Hydro Electric Scheme.
O Snowy Mountains Hydro Electric Scheme, é possível graças a neve sazonal que cai na região alpina de New South Wales. A água do degelo da neve da primavera é usada para gerar eletricidade endereçando o pico de demanda no mercado nacional de energia, ao mesmo tempo, desviando a água para as zonas mais secas do interior do sul da Austrália oriental para irrigação e agricultura.
Classificando a cobertura de neve durante os meses de inverno permite SHL para monitorar o ciclo de vida de uma área coberta de neve, do arquivo de registros históricos das áreas cobertas, e fornecer estatísticas de cobertura para a equipe de serviços hidrográficos para previsões de rendimento e armazenamento de água.
Cada ano, durante os meses de inverno (1 de Junho a 31 de Outubro) SHL obtém o maior número de imagens livres de nuvens quanto possível do satélite MODIS Terra (EOS AM). Estas imagens são então ingerida em um algoritmo conhecido como a diferença normalizada de Índice de neve (NDSI), que é usado para indicar as áreas onde a neve está presente. Embora este algoritmo não é único para qualquer sensor particular, o instrumento MODIS foi escolhido devido à sua adequada resolução espacial e cobertura diária da área do projeto (Mapa 1.1 Represa de Água da Neve).
O objetivo deste projeto é automatizar o fluxo de trabalho NDSI como um modelo na caixa de ferramentas de processamento de QGIS. A saída necessária é um vetor polígono que mostra a extensão coberta de neve dentro da Represa de Água da Neve, juntamente com a atribuição descrevendo a área total coberta em quilômetros quadrados.
O algoritmo NDSI em si é bastante simples (mostrado abaixo na Fórmula 1.1 - Diferença Normalizada Índice de Neve (NDSI)) e os passos subsequentes necessários para extrair a cobertura de neve em um formato vetorial também se presta muito bem para um modelo de processamento da caixa de ferramentas.
Este algoritmo NDSI rá retornar resultados entre -1 e 1, com o limiar para a neve sendo tipicamente valores superiores a 0,4. Um exemplo da saída NDSI é mostrado abaixo (Mapa 1.3 - saída NDSI), uma imagem a cores naturais (Mapa 1.2 - cores naturais MODIS) para o 13 de julho de 2014. Como pode ser visto a partir dessas imagens a saída NDSI é muito boa em discriminar áreas cobertas de neve de outros tipos de cobertura da terra e nuvens. No entanto, pode classificar erroneamente porções de grandes massas de água como a neve, causadas por água com características de absorção na parte de infravermelho próximo do espectro. Esta característica do NDSI indica a necessidade de incorporar uma máscara de água em algum estágio no modelo.
A saída NDSI é criada com alguma banda de mapa muito simples, utilizando o módulo GRASS “r.mapcalculator”. Uma vez que o NDSI grid estava disponível o limiar de 0,4 NDSI necessário para ser aplicado e isto resultaria em uma grade booleana que descreve áreas “neve” e “não neve”. Para obter essa classificação outro módulo GRASS “r.recode” foi usado e produziu o resultado mostrado acima no Mapa 1,4 recodificados ‘Neve’ vs ‘Não neve’.
A grade recodificada foi então convertida para um conjunto de dados de vector de polígono e as áreas cobertas de neve foram extraídas (mostrado abaixo, Mapa 1.5 - Neve extraída). As áreas cobertas de neve foram então cortadas para a Represa de Água da Neve (mostrada abaixo, Mapa - 1.6 neve no interior do SWC), então as grandes massas de água são mascaradas (mostrado abaixo, Mapa 1.7 - neve última área coberta) e, finalmente, as estatísticas de área para a área coberta de neve é gerada.
A saída do modelo é um vetor de polígono que mostra a área coberta de neve dentro da Represa de Água da Neve. Os atributos do polígono incluem a área coberta pela neve e o percentual da represa que é coberta. O modelo em sua totalidade pode ser visto abaixo em “Imagem 1.1 - Diferença Normalizada Índice de Neve (NDSI) modelo de caixa de ferramentas de processamento QGIS”.
A caixa de ferramentas de processamento de QGIS é uma maneira poderosa para automatizar o fluxo de trabalho, como essa classificação de neve. O modelo mostrado acima automatiza com sucesso o processo de classificação da neve, e oferece um conjunto de dados SIG que podem ser utilizados para a visualização e de entrada em outras aplicações estatísticas. Ele remove com sucesso erro subjetivo do usuário associado a métodos anteriores usados pelo SHL, enquanto fornece uma ferramenta de classificação repetitível e consistente. Alguns resultados sazonais pode ser vistos aqui.