The power of generalized entropy for biodiversity assessment by remote sensing: an open source approach

The assessment of species diversity in relatively large areas has always been a challenging task for ecologists, mainly because of the intrinsic difficulty to judge the completeness of species lists and to undertake sufficient and appropriate sampling. Since the variability of remotely sensed signal is expected to be related to landscape diversity, it could be used as a good proxy of diversity at species level. It has been demonstrated that the relation between species and landscape diversity measured from remotely sensed data or land use maps varies with scale. While tra- ditional metrics supply point descriptions of diversity, generalized entropy’s frame- work offers a continuum of possible diversity measures, which differ in their sensi- tivity to rare and abundant reflectance values In this paper, we aim at: i) discussing the ecological background beyond the importance of measuring diversity based on generalized entropy and ii) providing a test on an Open Source tool with its source code for calculating it. We expect that the subject of this paper will stimulate discus- sions on the opportunities offered by Free and Open Source Software to calculate landscape diversity indices.

La stima della diversit ́ a specifica in aree estese rappresenta da sempre una sfida per gli ecologi, a causa della intrinseca difficolt ́ a di giudicare la com- pletezza degli inventari di specie basata su un campionamento appropriato. Dal momento che la variabilit ́ a del segnale telerilevato relazionata alla diversit ́ a del paesaggio, questa potrebbe essere utilizzata come surrogato della diversit ́ a a livello di specie. La relazione tra diersit ́ a specifica e diversit ́ a del paesaggio misurata da dati telerilevati o da mappe di uso del suolo varia con la scala. Mentre le misure tradizionali rappresentano descrittori puntuali della diversit ́ a, l’entropia generaliz- zata offre una continuit ́ a di possibili misure, che differiscono nella loro sensibilit ́ a rispetto a valori spettrali abbondanti e rari. Lo scopo di questo studio quello di: i) discutere la teoria ecologica alla base della misura della diversit ́ a tramite l’entropia generalizzata e ii) testare un approccio basato su codice open source per il calcolo. Ci attendiamo che l’argomento di questo articolo stimoli la discussione riguardo le opportunit ́ a offerte da software con codice aperto per il calcolo degli indici di diversit ́ a del paesaggio.