Spatiotemporal analysis of vegetation cover in Barcelona

Abstract

This thesis presents a spatiotemporal analysis of vegetation cover in the Barcelona Metropolitan Area for the period 1984-2025 using Landsat surface reflectance imagery. Annual maximum NDVI composites were generated to represent peak vegetation conditions for each year. These yearly layers were assembled into a Space-Time Cube to retain spatial and temporal continuity. Spatiotemporal segmentation was performed by filtering vegetation traces and applying density-based clustering to hybrid feature vectors. While both DBSCAN and K-Means were tried for clustering, DBSCAN was selected for analysis because it produced spatially coherent clusters of arbitrary shape without requiring a predefined number of clusters.

The results show distinct greening and browning patterns across municipalities and protected areas. The main temporal pattern observed is a period of widespread browning from the 1980s through the early 2000s associated with urban and infrastructure expansion. After the 2000s, many urban clusters show renewed greening that is consistent with municipal greening programs, policy measures and the tapering of large-scale construction following the 2008 financial crisis, which sharply reduced the pace of urban expansion and opened opportunities for retrofit greening and reclamation of formerly developed land.

Sensor differences affect absolute NDVI values and interpretation of trends. A distinct upward discontinuity appears with the transition to Landsat 8 around 2013, with many clusters showing higher NDVI after the switch. Furthermore, Sentinel-2 was tested for selected areas to quantify Landsat values and returned systematically higher maximum NDVI values than Landsat. The finer pixel size and higher revisit frequency of Sentinel-2 make it more likely to capture true peak greenness and to enable finer scale clustering.

Objectius de Desenvolupament Sostenible::4 - Educació de Qualitat

Objectius de Desenvolupament Sostenible::12 - Producció i Consum Responsables::12.6 - Encoratjar les empreses, en especial les grans empreses i les empreses transnacionals, a adoptar pràctiques sostenibles i a incorporar informació sobre la sostenibilitat en el seu cicle de presentació d’informes

Objectius de Desenvolupament Sostenible::11 - Ciutats i Comunitats Sostenibles::11.3 - Per a 2030, augmentar la urbanització inclusiva i sostenible, així com la capacitat de planificar i gestionar de manera participativa, integrada i sostenible els assentaments humans a tots els països

Objectius de Desenvolupament Sostenible::11 - Ciutats i Comunitats Sostenibles::11.7 - Per a 2030, proporcionar accés universal a zones verdes i espais públics segurs, inclusius i accessibles, en particular per a les dones i els infants, les persones grans i les persones amb discapacitat

Objectius de Desenvolupament Sostenible::13 - Acció per al Clima::13.2 - Incorporar mesures relatives al canvi climàtic en les polítiques, les estratègies i els plans nacionals

Objectius de Desenvolupament Sostenible::13 - Acció per al Clima::13.3 - Millorar l’educació, la conscienciació i la capacitat humana i institucional en relació amb la mitigació del canvi climàtic, l’adaptació a aquest, la reducció dels efectes i l’alerta primerenca

Objectius de Desenvolupament Sostenible::15 - Vida d'Ecosistemes Terrestres::15.3 - Per a 2030, lluitar contra la desertificació, rehabilitar les terres i els sòls degradats, incloses les terres afectades per la desertificació, la sequera i les inundacions, i procurar assolir un món neutral quant a la degradació de les terres