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muend/geoai-skills

Habilidades de agente de producción para GeoAI y ciencia de datos geoespaciales: teledetección, estadística espacial, PostGIS, Earth Engine, LiDAR, enrutamiento y ML reproducible.

¿Qué es geoai-skills?

Este conjunto de habilidades proporciona metodologías, precondiciones y protocolos de validación rigurosos para el análisis de detección de cambios y series temporales en el ámbito geoespacial. Está diseñado para separar cambios reales en la superficie terrestre de los cuatro grandes impostores: errores de registro, deriva radiométrica, fenología y errores de clasificación. La habilidad cubre métodos como la diferenciación de índices, comparación postclasificación, análisis de vectores de cambio, y técnicas de series temporales densas (BFAST/LandTrendr/CCDC), además de auditoría de cambios en vectores. Incluye reglas claras para la selección de métodos según la situación, umbralización estadística defensible y evaluación de precisión mediante muestreo estratificado según el protocolo de Olofsson, con estimaciones de área ajustadas por error. También detalla un contrato de ejecución que define el flujo de trabajo, reglas de decisión, protocolo de verificación, modos de fallo y entregables, asegurando que los resultados sean reproducibles y defendibles. Está orientado a plataformas como Google Earth Engine y herramientas como `geo-deep-learning`, y es útil para científicos de datos geoespaciales, especialistas en teledetección y desarrolladores de sistemas de información geográfica que necesitan producir mapas de cambio confiables y reportes de calidad profesional.

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Documentación

Detección de Cambios y Análisis Espacio-Temporal

Propósito: separar el cambio real de la superficie de los cuatro grandes impostores: error de registro, deriva radiométrica, fenología y error de clasificación. Cada método a continuación existe para controlar uno de ellos; saltarse los controles produce mapas seguros de nada.

Precondiciones (donde la detección de cambios se gana o se pierde)

  1. Co-registro: alineación sub-píxel entre fechas (AROSICS o puntos de control manuales). Medio píxel de desplazamiento crea cambio fantasma con forma de borde en todas partes. Verificar: comparación intermitente de características nítidas.
  2. Consistencia radiométrica: mismo nivel de procesamiento (reflectancia superficial), mismo sensor si es posible; si se mezclan sensores, armonizar (p. ej., Landsat↔Sentinel-2 HLS) o usar normalización relativa (PIF).
  3. Misma temporada / etapa fenológica para trabajo bitemporal — un par de mayo vs septiembre "detecta" verano. Si no se puede igualar la temporada, usar métodos de composición o series temporales.
  4. Máscaras de nubes/sombras intersectadas entre fechas; analizar solo píxeles mutuamente válidos e informar ese % de cobertura.

Selección de método

SituaciónMétodo
Dos fechas, continuo "cuánto"Diferenciación de índices (ΔNDVI, ΔNBR...) con umbralización estadística
Dos fechas, categórico "de-qué-a-qué"Comparación postclasificación (solo con clasificadores robustos)
Dos fechas, multivariante robustoAnálisis de vector de cambio (CVA); MAD/iMAD para detección robusta entre sensores
Pila densa, gradual + abruptoAnálisis de tendencia + ruptura (familia BFAST/LandTrendr/CCDC; a escala de archivo → google-earth-engine)
Cambio estructural (edificios)Segmentación bi-temporal con DL (U-Net siamés) → geo-deep-learning
Pares SAR (nubes, desastres)Log-relación de retrodispersión calibrada + manejo de moteado
Ediciones vectoriales (parcelas, edificios)Diferencia de geometría+atributos con tolerancia (abajo)

Umbralización — nunca a ojo

Las imágenes de diferencia necesitan un umbral defendible: μ ± k·σ en el histograma de diferencias (informar k), Otsu cuando es bimodal, o umbrales supervisados calibrados sobre muestras etiquetadas de cambio/sin cambio. Entregar el histograma con el corte elegido marcado. Sensibilidad: reportar área de cambio en k-0.5 y k+0.5; si la historia se invierte, la detección es frágil — decirlo.

Comparación Postclasificación (PCC) — manejar con cuidado

El error de PCC se acumula: dos mapas con 90% de precisión producen ≤ ~81% de precisión de cambio, y los errores sesgados crean transiciones falsas sistemáticas. Reglas:

  • Usar UN clasificador entrenado con las imágenes de ambas fechas (misma leyenda, mismas características) en lugar de dos mapas heredados independientes.
  • Construir la matriz de transición completa (áreas de clase-origen → clase-destino), no solo un binario cambio/sin cambio — las transiciones imposibles (agua→bosque en 1 año) son tu detector de errores.
  • Aplicar una unidad mínima de mapeo consistente entre fechas antes de diferenciar.

Análisis de series temporales (pila densa)

  • Construir una pila de índices sin nubes y con lagunas rellenadas (xarray, dimensión temporal).
  • Descomponer tendencia + estacionalidad + rupturas; las tendencias lineales por píxel necesitan prueba de significancia (Mann-Kendall + pendiente de Sen para tendencias monótonas — y corrección FDR entre millones de píxeles, o tu "mapa de reverdecimiento" es ruido).
  • Etiquetar las FECHAS de ruptura, no solo la presencia — la fecha suele ser la carga analítica (¿cuándo comenzó la tala?).
  • Validar las rupturas detectadas contra eventos conocidos (incendios, permisos de construcción, fechas de desastres) donde existan registros.

Auditoría de cambios vectoriales (dos ediciones de la misma capa)

  • Emparejar entidades por ID estable si existe; de lo contrario, emparejamiento espacial con umbral IoU (informarlo).
  • Clasificar: añadida / eliminada / geometría-cambiada (delta de área > tolerancia) / atributo-cambiado. Las tolerancias absorben la vibración de digitalización — 1-2 m para calidad catastral, más para digitalizado desde imágenes.
  • Sumar deltas de área por clase y conciliar totales; el residuo inexplicado = errores de emparejamiento.

Evaluación de precisión (la columna vertebral del entregable)

El cambio es raro, por lo que el muestreo aleatorio desperdicia esfuerzo en píxeles estables — usar muestreo estratificado (estratos: cambio/sin cambio o por transición) con estimación de área de buenas prácticas (protocolo de Olofsson et al.): informar precisión del usuario/productor por estrato Y estimaciones de área con intervalos de confianza ajustados por error del mapa. Un recuento de píxeles sin procesar del mapa de cambio es una estimación de área sesgada — siempre decir el número ajustado.

Plantilla de informe

## Cambio: <fenómeno>, <T1> → <T2 o período>
- Datos: <sensor/nivel>, RMSE de co-registro: <px>, superposición válida: <%>
- Método: <...> umbral/parámetros: <...> (sensibilidad: <estable/frágil>)
- Transiciones: <matriz o lista top-5 con áreas ± IC>
- Precisión: muestreo estratificado n=<>, UP/PP por clase, áreas ajustadas ± IC
- Controles de impostores: temporada <¿igualada?>, radiometría <¿armonizada?>

Lista de verificación de riesgos

  • Cambio fantasma en bordes por error de registro.
  • Diferencia estacional vendida como cambio de cobertura del suelo.
  • PCC con dos mapas heredados producidos independientemente.
  • Umbral elegido "porque se veía bien", sin sensibilidad.
  • Recuentos de píxeles de cambio sin procesar reportados como área (sin estimación ajustada por error).
  • Mapas de tendencia sin control de pruebas múltiples.
  • Cambio SAR en imágenes de potencia lineal sin filtrar.

Contrato de ejecución

  • Flujo de trabajo: definir la pregunta de cambio; armonizar extensión, temporada, radiometría, resolución y registro; seleccionar método; estimar cambio; validar; informar incertidumbre.
  • Reglas de decisión: usar diferenciación directa solo para señales continuas comparables, comparación postclasificación para leyendas de clase estables, y métodos de series temporales cuando exista una pila temporal densa.
  • Protocolo de verificación: cuantificar co-registro, superposición válida, sensibilidad del umbral, contabilidad de transiciones y área ajustada por precisión con intervalos de confianza.
  • Modos de fallo: rechazar afirmaciones de cambio causal cuando la temporada, el sensor, las nubes, el registro o los errores del mapa independiente puedan explicar la señal.
  • Entregables: mapa de cambio, tabla de transición o tendencia, registro de parámetros, muestra de validación y métricas, estimación de área ajustada y limitaciones.
  • Actualización de fuentes: consultar el registro de fuentes autorizadas antes de usar productos o API sensibles a la versión y registrar la fecha de consulta.

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