Evaluación de un sensor espectral de sistemas microelectromecánicos para la estimación de propiedades del suelo
Autores: Karyotis, Konstantinos; Angelopoulou, Theodora; Tziolas, Nikolaos; Palaiologou, Evgenia; Samarinas, Nikiforos; Zalidis, George
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Evaluación de un sensor espectral de sistemas microelectromecánicos para la estimación de propiedades del suelo
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Ciencias medioambientales generales
Palabras clave
Propiedades del suelo
Espectroscopía de reflectancia
Sensor MEMS
Arcilla
Carbono orgánico del suelo
Modelo RF
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La estimación de las propiedades del suelo mediante el uso de espectroscopía de reflectancia ha avanzado significativamente en las últimas décadas. Su naturaleza no destructiva y su alta capacidad de precisión han permitido un avance en la eficiencia de realizar análisis de suelo en comparación con las técnicas de laboratorio convencionales. A medida que aumenta la necesidad de estimaciones rápidas, de bajo costo y precisas de las propiedades del suelo, se han introducido sistemas microelectromecánicos (MEMS) que se están volviendo aplicables para la toma de decisiones informadas en varios ámbitos. Este trabajo presenta la evaluación de un sensor MEMS (1750-2150 nm) en la estimación de los contenidos de arcilla y carbono orgánico del suelo (COS). El sensor se probó primero bajo varios montajes experimentales (distancias de trabajo y intensidades de luz diferentes) a través de su evaluación de similitud (Mapper de Ángulo Espectral) con las mediciones de un espectroradiómetro de todo el rango de 350-2500 nm que se utilizó como referencia. El rendimiento de los MEMS se evaluó sobre espectros medidos de 102 muestras en condiciones de laboratorio. Las calibraciones de los modelos se realizaron utilizando bosques aleatorios (RF) y regresión de mínimos cuadrados parciales (PLSR). Los resultados proporcionan información de que los MEMS podrían emplearse para la estimación de propiedades del suelo, ya que el modelo RF demostró un sólido rendimiento tanto en arcilla (R2 = 0.85) como en COS (R2 = 0.80). Estos hallazgos allanan el camino para apoyar aplicaciones agrícolas diarias y políticas relacionadas con la tierra a través de la exploración de un conjunto más amplio de propiedades del suelo.
Descripción
La estimación de las propiedades del suelo mediante el uso de espectroscopía de reflectancia ha avanzado significativamente en las últimas décadas. Su naturaleza no destructiva y su alta capacidad de precisión han permitido un avance en la eficiencia de realizar análisis de suelo en comparación con las técnicas de laboratorio convencionales. A medida que aumenta la necesidad de estimaciones rápidas, de bajo costo y precisas de las propiedades del suelo, se han introducido sistemas microelectromecánicos (MEMS) que se están volviendo aplicables para la toma de decisiones informadas en varios ámbitos. Este trabajo presenta la evaluación de un sensor MEMS (1750-2150 nm) en la estimación de los contenidos de arcilla y carbono orgánico del suelo (COS). El sensor se probó primero bajo varios montajes experimentales (distancias de trabajo y intensidades de luz diferentes) a través de su evaluación de similitud (Mapper de Ángulo Espectral) con las mediciones de un espectroradiómetro de todo el rango de 350-2500 nm que se utilizó como referencia. El rendimiento de los MEMS se evaluó sobre espectros medidos de 102 muestras en condiciones de laboratorio. Las calibraciones de los modelos se realizaron utilizando bosques aleatorios (RF) y regresión de mínimos cuadrados parciales (PLSR). Los resultados proporcionan información de que los MEMS podrían emplearse para la estimación de propiedades del suelo, ya que el modelo RF demostró un sólido rendimiento tanto en arcilla (R2 = 0.85) como en COS (R2 = 0.80). Estos hallazgos allanan el camino para apoyar aplicaciones agrícolas diarias y políticas relacionadas con la tierra a través de la exploración de un conjunto más amplio de propiedades del suelo.