ÍNDICES ESPECTRALES EXPERIMENTALES

Framework

Un conjunto de índices espectrales experimentales con coeficientes ajustables según el territorio. Propuestos durante el magíster en teledetección; pendientes de validación.

Los índices se implementan con métodos reproducibles de ciencia de datos: código abierto, pruebas unitarias y datos de ejemplo en el paquete Python cussen-geo (PyPI, MIT; código en GitHub), hoy con los dominios MAR y SP.

ENTRADA
Multi
S2, S3, M3, CRISM, ASTER
->
PROCESAMIENTO
GIS
Índices espectrales, series temporales
->
ÍNDICES
26
Índices adaptativos
->
SALIDA
Σ
SuperIndex
26
Índices propuestos
7
Dominios
15
Proyectos enlazados
w
Pesos por contexto
ECUACIÓN MAESTRA
SUPERINDEX // ACTIVO
Σ(wi x Ci)
= w1xThermal + w2xPlume + w3xAsh + w4xVegetation + w5xSurface
CTAI CVPI CVAI CVII CSAI
Pesos por zona espacial
Core Térmico (0-5 km): [0.40 0.10 0.20 0.20 0.10] Flujos Lava (5-10 km): [0.30 0.10 0.20 0.20 0.20] Dispersión (50 km): [0.10 0.40 0.30 0.10 0.10] Impacto Regional (100 km):[0.05 0.35 0.30 0.20 0.10]
Pesos por fase eruptiva
Pre-eruptiva: [0.15 0.10 0.05 0.60 0.10] Syn-eruptiva: [0.40 0.25 0.20 0.10 0.05] Post-eruptiva: [0.10 0.15 0.30 0.30 0.15]
Baja< 0.2
Moderada0.2–0.4
Alta0.4–0.6
Muy Alta0.6–0.8
Extrema≥ 0.8
Kilauea 2025 — Promedio: 0.244 (Moderada) | Máximo: 0.275 (Agosto) | 3 episodios detectados | 167 observaciones
DOMINIOS
VOL
6 índices
Vulcanología
Monitoreo térmico, penachos, ceniza, impacto en vegetación y alteración superficial. Sistema de 5 componentes integrados vía SuperIndex.
Kilauea Calbuco
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FIR
1 índice
Incendios
Detección de severidad de quema y cuantificación de biomasa residual con modelo espectral adaptativo tri-banda.
Post-Incendio Villa Alemana
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AGR
1 índice
Agricultura
Monitoreo de productividad de cultivos y praderas, optimizado para detectar impacto de enmiendas de suelo como biochar.
Biochar WalterLand
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FOR
2 índices
Forestal
Salud de bosques tropicales, detección de degradación y clasificación probabilistica de especies invasoras.
Amazonia Peumayen Ulex
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GEO
2 índices
Geoquimica y Carbono
Detección espectral de afloramientos basalticos para cuantificación de potencial de Enhanced Rock Weathering (ERW) y captura de CO2.
ERW Chile
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MAR
2 índices
Oceanografía
Flujo CO2 océano-atmosfera y habitat de kelp desde SST Sentinel-3 SLSTR. Parámetros de literatura, sin calibración local.
SST Chiloe
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SP
12 índices
Minería Espacial
Índices de prospección para Luna (M3), Marte (CRISM), asteroides (OSIRIS-REx/Hayabusa2) y analogos terrestres (Atacama). 4 familias: CLPI, CMPI, CAPI, CASI.
Copernicus Lunar Jezero CRISM Atacama Analog Asteroid Classification
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VOL.01 // CTAI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Anomalía Térmica
Detección de anomalías térmicas en flujos de lava activos y domos volcánicos usando bandas SWIR.
CTAI = (w_b12 x B12 + w_b11 x B11 + w_b8a x B8A + w_b4 x B4) / (B12 + B11 + B8A + B4) w_b12 = 2.5 SWIR2 — máxima sensibilidad térmica w_b11 = 1.8 SWIR1 w_b8a = -1.2 NIR — contraste negativo w_b4 = -0.5 Rojo — corrección atmosférica
Escala arbitraria de trabajo, sin significado físico ni calibración: T = B12 x 4800 + 273K, Poder Radiativo Volcánico (VRP en MW)
Kilauea
VOL.02 // CVPI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Dispersión de Penacho
Detección de penachos volcánicos (SO2, aerosoles) y estimación de altura de columna eruptiva.
CVPI = (w_aer x B1 + w_blue x B2 + w_green x B3 + w_nir x B8A) / (B1 + B2 + B3 + B8A) w_aerosol = 2.0 Banda costera — sensible a SO2 w_blue = 1.5 Azul w_green = -1.0 Verde — negativo w_nir = -1.5 NIR estrecho — negativo
Índice Aerosol Volcánico (VAI). Altura de penacho — escala arbitraria de trabajo, sin significado físico ni calibración: h = CVPI x 5000 + 1000 m
Kilauea
VOL.03 // CVAI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Deposición de Ceniza
Mapeo de depósitos de ceniza volcánica y estimación de espesor post-eruptivo.
CVAI = (w_vis x (B2+B3+B4)/3 + w_swir x (B11+B12)/2) / (B2+B3+B4+B11+B12) w_vis = 1.0 Visible — alta reflectancia de ceniza w_swir = -2.0 SWIR — baja reflectancia de ceniza
Espesor estimado — escala arbitraria de trabajo, sin significado físico ni calibración: thickness_mm = CVAI x 50 + 5 mm
Kilauea
VOL.04 // CVII
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Impacto en Vegetación
Cuantificación del impacto volcánico en ecosistemas vegetales: estres, mortalidad y recuperación.
CVII = w_ndvi x NDVI + w_ndmi x NDMI + w_ndre x NDRE NDVI = (B8 - B4) / (B8 + B4) Vitalidad NDMI = (B8 - B11) / (B8 + B11) Humedad NDRE = (B8 - B5) / (B8 + B5) Red Edge w_ndvi = 0.4 w_ndmi = 0.3 w_ndre = 0.3
Kilauea Calbuco
VOL.05 // CSAI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Alteración Superficial
Detección de cambios por flujos de lava, colapsos de cráter y modificación geomorfológica.
CSAI = (w_albedo x albedo + w_thermal x thermal_ratio) / 3.5 albedo = (B2 + B3 + B4) / 3 thermal_ratio = B12 / B11 w_albedo = 1.5 w_thermal = 2.0
Kilauea
VOL.06 // IMPACTO
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Impacto Volcánico Ponderado
Cuantificación multi-índice del impacto total de una erupción: vegetación, ceniza y cuerpos de agua.
Impacto = (w_dNBR x dNBR) + (w_dNDWI x dNDWI) + (w_dNDVI x dNDVI) Pesos ajustados por fase eruptiva para priorizar detección de ceniza y lahares
Calbuco
FIR.01 // IC
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Incendio v2.0 — Severidad de Quema
Detección de severidad de incendios forestales y cuantificación de biomasa residual. Modelo tri-banda con coeficientes adaptativos por tipo de bosque.
IC_v2 = ((w_nir x NIR - w_swir x SWIR2 - w_red x Red) / (w_nir x NIR + w_swir x SWIR2 + w_red x Red)) Los pesos (w) se ajustan según tipo de bosque: coniferas, matorral, bosque nativo, plantación
Diferencia: Incorpora la banda Roja como corrector de humedad atmosférica frente al dNBR estándar (resultado preliminar, pendiente de validación).
Villa Alemana
AGR.01 // IPP
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Productividad Agricola v2.0
Monitoreo de alta sensibilidad del impacto de enmiendas de suelo (biochar) en la productividad. Amplifica senal de clorofila restando ruido del suelo.
IPP = (w_evi x EVI) + (w_savi x SAVI) - (w_noise x BSI) EVI — Enhanced Vegetation Index (senal de clorofila) SAVI — Soil-Adjusted Vegetation Index BSI — Bare Soil Index (ruido — peso negativo) Los pesos se ajustan por tipo de cultivo y zona climatica
Biochar Fresia WalterLand
FOR.01 // FHI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Monitoreo Forestal — Salud del Bosque
Monitoreo a gran escala de bosques tropicales. Combina vitalidad y humedad para detección temprana de degradación y estres hídrico.
FHI = (w_ndvi x NDVI) + (w_ndmi x NDMI) Calibración Amazonia: w_ndvi = 0.6 w_ndmi = 0.4 Detección de cambios: ΔFHI = FHI_actual - FHI_base Alerta de degradación: FHI < umbral crítico por 2 meses consecutivos
Amazonia Peumayen
FOR.02 // RF-SPECIES
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Especie Invasora — Clasificador Probabilistico
Mapeo de probabilidad de presencia de Ulex europaeus usando Random Forest multi-índice. Genera mapa 0-100% en vez de mascara binaria.
P(especie) = RandomForest(NDVI, NDMI, YFI, SAVI, NBR2, NDRE) 6 features espectrales —> modelo entrenado —> probabilidad [0, 1] YFI = Yellow Flower Index (firma espectral de floración) Nota: ensayado en Ulex Los Lagos y descartado ahi por sobredetección; el análisis final uso el método fenológico
Ulex
GEO.01 // BTI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Basalt Target Index
Detección espectral de afloramientos basalticos en ambientes humedos para cuantificación del potencial de Enhanced Rock Weathering (ERW). Identifica roca basáltica pura eliminando vegetación y agua.
BTI = (w_mi x MI) + (w_fi x FI) - (w_ndvi x NDVI) - (w_mndwi x MNDWI) MI (Mafic Index) = (SWIR1 - SWIR2) / (SWIR1 + SWIR2) minerales Fe+Mg FI (Ferrous Iron) = SWIR1 / NIR óxidos de hierro NDVI = (NIR - Red) / (NIR + Red) supresión veg. MNDWI = (Green - SWIR1) / (Green + SWIR1) eliminación agua w_mi = 2.5 w_fi = 1.8 w_ndvi = 1.5 w_mndwi = 1.2 Bandas: B3 (Green), B4 (Red), B8 (NIR), B11 (SWIR1), B12 (SWIR2)
Resultado exploratorio (ERW Chile): 47.439 ha candidatas (bruto, sin verificación de terreno) | ~309 Mt CO2e potencial teórico
Hipótesis: reduciría falsos positivos en zonas húmedas del sur de Chile, donde la cobertura vegetal afecta a los índices estándar. Pendiente de validación con terreno.
ERW Chile
GEO.02 // KRIGING
Método estándar (Matheron, 1963) · extensión del framework, no propuesto por el autor
Interpolación Geoestadistica
Extensión del framework a datos puntuales mediante Kriging ordinario. Genera superficies continuas de contaminantes atmosfericos a partir de estaciones de monitoreo discretas.
Z(s₀) = Σ λᵢ x Z(sᵢ) Variograma ajustado por modelo esferico Validación cruzada: LOOCV con RMSE Implementación: R (gstat, sf, terra)
NO2 Santiago
MAR.01 // CO2 FLUX
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Flujo CO2 Océano-Atmosfera
Estimación del flujo de CO2 entre océano y atmosfera a partir de SST Sentinel-3 SLSTR. Modelos de solubilidad (Weiss 1974) y transferencia de gas (Wanninkhof 2014).
F_CO2 = k × K0 × (pCO2_ocean - pCO2_atm) k = 0.251 × U10² Velocidad de transferencia (Wanninkhof 2014) K0 = f(SST, S) Solubilidad de CO2 (Weiss 1974) SST = Sentinel-3 SLSTR Temperatura superficial del mar
SST Chiloe
MAR.02 // KHAI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Kelp Habitat Affinity Index
Índice propuesto para mapear habitat óptimo de bosques de kelp (Macrocystis pyrifera) y estimar potencial de secuestro de carbono azul. Parámetros de literatura (T_opt 12°C, ΔT 5°C); sin calibración local.
KHAI = max(0, 1 - |SST - T_opt| / deltaT) T_opt = 12°C Temperatura óptima para Macrocystis deltaT = 5°C Rango de tolerancia térmica KHAI ∈ [0, 1] 1 = habitat óptimo, 0 = fuera de rango
Nota: Índice experimental propuesto por Cussen. Pendiente de validación con datasets independientes.
SST Chiloe
SP.01 // CLPI-01 MRI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Mafic Resource Index (Luna)
Concentración de recursos de olivino/piroxeno lunar. Datos Moon Mineralogy Mapper (M3) del cráter Copernicus.
MRI = IBD1000 × IBD2000 / R750² IBD1000 = Integrated Band Depth 1µm Absorción de olivino IBD2000 = Integrated Band Depth 2µm Absorción de piroxeno R750 = Reflectancia continuo Normalización
Copernicus Lunar
SP.02 // CLPI-02 HPI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Hydration Prospection Index (Luna)
Detección de absorción OH/H2O a 2800 nm en depósitos polares lunares.
HPI = 1 - R_2800 / R_cont,2800 R_2800 = Reflectancia a 2800 nm Banda de absorción de agua R_cont = Continuo interpolado Referencia
Copernicus Lunar
SP.03 // CLPI-03 OPI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Olivine Purity Index (Luna)
Discriminación de olivino puro vs mezclas olivino-piroxeno en el cráter Copernicus.
OPI = BD1_depth × max(0, 1 - BD2_depth / 0.05) BD1_depth = Profundidad banda 1µm Olivino dominante BD2_depth = Profundidad banda 2µm Presencia piroxeno (penaliza)
Copernicus Lunar
SP.04 // CMPI-01 HMI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Hydrated Mineral Index (Marte)
Detección de agua ligada y absorción Mg-OH en Marte. Historia acuosa del cráter Jezero vía CRISM.
HMI = norm(BD1900r2) + norm(BD2300) BD1900r2 = Band Depth 1.9µm Agua ligada BD2300 = Band Depth 2.3µm Mg-OH (filosilicatos)
Jezero CRISM
SP.05 // CMPI-02 CBI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Carbonate Bearing Index (Marte)
Detección de Mg-carbonatos en la region espectral 2300-2500 nm del cráter Jezero.
CBI = norm(MIN2295_2480) × weight(2300-2500 nm) MIN2295_2480 = Mínimo local Region carbonatica
Jezero CRISM
SP.06 // CMPI-03 AHI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Aqueous History Index (Marte)
Índice compuesto de historia acuosa y presencia de filosilicatos en Jezero.
AHI = (HMI + CBI + norm(D2300)) / 3 Combina los 3 parámetros clave de habitabilidad pasada
Jezero CRISM
SP.07 // CAPI-01 MAS
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Mars Analog Similarity (Atacama)
Similitud del Salar de Atacama con la superficie marciana. Sentinel-2 + ASTER.
CAPI-01 = 0.4 × FeOx_norm + 0.35 × Clay_norm + 0.25 × Sulfate_norm FeOx = Óxidos de hierro Meteorización marciana Clay = Arcillas Agua pasada Sulfate = Sulfatos Evaporación
Atacama Analog
SP.08 // CAPI-02 EVI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Evaporite Viability Index (Atacama)
Viabilidad ISRU en depósitos evaporiticos del Salar de Atacama.
CAPI-02 = (R_B11 - R_B12) / (R_B11 + R_B12) × (R_B11 + R_B04) / 2 B11, B12 = SWIR Sentinel-2 Discriminación evaporitica
Atacama Analog
SP.09 // CAPI-03 HAZ
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Habitable Zone Index (Atacama)
Potencial de habitabilidad: arcilla × agua × baja oxidación.
CAPI-03 = Clay_norm × (1 - FeOx_norm) × NDMI Maximiza arcilla + humedad, penaliza oxidación excesiva
Atacama Analog
SP.10 // CASI-01 VMI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Volatile Mining Index (Asteroides)
Contenido de volatiles H2O con corrección térmica para asteroides NEO. Parámetros contrastados con los espectros publicados de Bennu (OSIRIS-REx) y Ryugu (Hayabusa2); clasificador entrenado con espectros sintéticos.
VMI = BD_2.7 × T_corr × (1 + BD_3.1 / BD_2.7) BD_2.7 = Band Depth 2.7µm Absorción H2O principal BD_3.1 = Band Depth 3.1µm Absorción organicos/hielo T_corr = Corrección térmica Ajuste por distancia solar
Asteroid Classification
SP.11 // CASI-02 MMI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Metal Mining Index (Asteroides)
Potencial de recursos metalicos para asteroides tipo M/X.
MMI = (1 - sigma_spec) × p_v / p_v,ref sigma_spec = Variabilidad espectral Bajo = metalico p_v = Albedo geométrico Alto = metalico
Asteroid Classification
SP.12 // CASI-03 MVI
Propuesto · experimental · sin validación independiente
Missión Viability Index (Asteroides)
Viabilidad de misión: valor de recurso × accesibilidad orbital (delta-v).
MVI = R_score × A_score R_score = max(VMI, MMI) Valor del recurso A_score = exp(-deltaV / deltaV_ref) Accesibilidad orbital
Asteroid Classification
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En desarrollo

Candidatos surgidos del trabajo aplicado, fuera del set de 26. Se formalizan solo cuando su uso exploratorio lo justifica.

GEOTERMIA · EN USO EXPLORATORIO
Índice de favorabilidad geotérmica

Fusión de sismicidad superficial, proximidad volcánica y manifestaciones termales para priorizar exploración. Demo metodológico en GeotermIA; sin calibración de terreno.

Ver demo →
SAR · EN USO EXPLORATORIO
Composición RGB multitemporal de inundación

Detección de superficie inundada y cambio fluvial con Sentinel-1 en fechas contrastadas. Aplicado en los 8 casos del Monitor de Rutas (frente jul-ago 2026); pendiente de formalización como índice.

Ver casos →