Evaluando la distribución de lodos de alcantarillado urbano en tierras agrícolas utilizando técnicas de interpolación y aprendizaje automático
Autores: Lazzari, Andrea; Giovinazzo, Simone; Cabassi, Giovanni; Brambilla, Massimo; Bisaglia, Carlo; Romano, Elio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluando la distribución de lodos de alcantarillado urbano en tierras agrícolas utilizando técnicas de interpolación y aprendizaje automático
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Unión Europea
Gestión de residuos sólidos
Lodos de depuradora
Métodos de interpolación
Modelos de aprendizaje automático
Patrones de distribución espacial
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
La Unión Europea promueve el desarrollo de un enfoque sostenible para la gestión y eliminación de residuos sólidos. El lodo de depuradora (SWS) es un buen ejemplo de este modelo económico porque tiene características fertilizantes y de acondicionamiento del suelo. Este estudio empleó un esparcidor de estiércol convencional para evaluar la distribución de SWS en terrenos agrícolas. Se emplearon varios métodos de interpolación y modelos de aprendizaje automático para analizar los patrones de distribución espacial del lodo. Los datos se recopilaron de 15 bandejas de muestreo en un campo controlado durante tres pruebas separadas. El análisis estadístico utilizando ANOVA destacó variaciones significativas en las cantidades de lodo a lo largo del eje longitudinal pero no a lo largo del latitudinal. Se utilizaron métodos de interpolación como spline, spline cúbico y ponderación de distancia inversa (IDW) para modelar la distribución, mientras que los modelos de aprendizaje automático (k-vecinos más cercanos, bosque aleatorio, redes neuronales) clasificaron los patrones espaciales. Se calcularon diferentes métricas de rendimiento para cada modelo. Entre los métodos de interpolación, el modelo IDW combinado con redes neuronales alcanzó la mayor precisión, con un MCC de 0.9820. Los resultados destacan el potencial de integrar técnicas avanzadas en la agricultura de precisión, mejorando la eficiencia de la aplicación y reduciendo el impacto ambiental. Este enfoque proporciona una base sólida para optimizar la operación de maquinaria agrícola y apoyar prácticas sostenibles de gestión de residuos.
Descripción
La Unión Europea promueve el desarrollo de un enfoque sostenible para la gestión y eliminación de residuos sólidos. El lodo de depuradora (SWS) es un buen ejemplo de este modelo económico porque tiene características fertilizantes y de acondicionamiento del suelo. Este estudio empleó un esparcidor de estiércol convencional para evaluar la distribución de SWS en terrenos agrícolas. Se emplearon varios métodos de interpolación y modelos de aprendizaje automático para analizar los patrones de distribución espacial del lodo. Los datos se recopilaron de 15 bandejas de muestreo en un campo controlado durante tres pruebas separadas. El análisis estadístico utilizando ANOVA destacó variaciones significativas en las cantidades de lodo a lo largo del eje longitudinal pero no a lo largo del latitudinal. Se utilizaron métodos de interpolación como spline, spline cúbico y ponderación de distancia inversa (IDW) para modelar la distribución, mientras que los modelos de aprendizaje automático (k-vecinos más cercanos, bosque aleatorio, redes neuronales) clasificaron los patrones espaciales. Se calcularon diferentes métricas de rendimiento para cada modelo. Entre los métodos de interpolación, el modelo IDW combinado con redes neuronales alcanzó la mayor precisión, con un MCC de 0.9820. Los resultados destacan el potencial de integrar técnicas avanzadas en la agricultura de precisión, mejorando la eficiencia de la aplicación y reduciendo el impacto ambiental. Este enfoque proporciona una base sólida para optimizar la operación de maquinaria agrícola y apoyar prácticas sostenibles de gestión de residuos.