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Estimación de la Pérdida de Suelo por Erosión Hídrica en Áreas Agrícolas Introduciendo Capas Geoespaciales de Inteligencia Artificial en el Modelo RUSLE

Autores: Samarinas, Nikiforos; Tsakiridis, Nikolaos L.; Kalopesa, Eleni; Zalidis, George C.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Estimación de la Pérdida de Suelo por Erosión Hídrica en Áreas Agrícolas Introduciendo Capas Geoespaciales de Inteligencia Artificial en el Modelo RUSLE


Categoría

Ciencias Medioambientales

Subcategoría

Ciencias medioambientales generales

Palabras clave

Mapas digitales de suelo existentes
Resolución espacial
Enfoque basado en datos
Datos de imágenes de Sentinel-2
Inteligencia Artificial
Erosión del suelo.

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los mapas digitales de suelo existentes se caracterizan principalmente por una resolución espacial gruesa y no están actualizados; por lo tanto, no pueden apoyar los modelos basados en procesos físicos para mejorar las predicciones. El objetivo general de este trabajo está orientado hacia un enfoque basado en datos y herramientas basadas en datacube (Soil Data Cube), aprovechando los datos de imágenes de Sentinel-2, bases de datos de acceso abierto, datos de suelo de verificación en campo y arquitecturas de Inteligencia Artificial (IA) para proporcionar capas geoespaciales mejoradas en el modelo de Ecuación de Pérdida de Suelo Universal Revisada (RUSLE), mejorando tanto la fiabilidad como la resolución espacial del mapa final. La metodología propuesta se implementó en el área agrícola de la Unidad Regional de Imathia (norte de Grecia), que consiste en áreas montañosas y llanuras. Se generaron mapas de suelo mejorados de Carbono Orgánico del Suelo (COS) y textura del suelo a una resolución de 10 m a través de un análisis de series temporales de datos satelitales y un modelo XGBoost (eXtrene Gradinent Boosting). El modelo fue entrenado con 84 muestras de suelo de verificación en campo (recogidas de campos agrícolas) teniendo en cuenta también covariables ambientales adicionales (incluyendo el modelo digital de elevación y datos climáticos) y siguiendo un enfoque de Mapeo Digital de Suelos (DSM). Las capas mejoradas se introdujeron en el factor de erodibilidad del suelo (factor K) de la RUSLE, produciendo una capa de erosión del suelo con alta resolución espacial. Se logró una notable precisión de predicción por parte del modelo de IA con R2 de 0.61 para COS y 0.73, 0.67 y 0.63 para arcilla, arena y limo, respectivamente. Se encontró que la pérdida anual promedio de suelo de la unidad era de 1.76 ton/ha/año, con el 6% de la superficie agrícola total sufriendo de erosión severa (>11 ton/ha/año), que se encontró principalmente en las regiones fronterizas montañosas, mostrando la fuerte influencia de las montañas en los campos agrícolas. La metodología general podría apoyar fuertemente la toma de decisiones y la planificación regional y políticas ambientales como la Política Agrícola Común (PAC) de Europa y los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS).

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