El color de los suelos en México
Coordinación de Planeación para el Uso de la Biodiversidad-CONABIO
ElColegioNacionalCentroHistórico
CiudaddeMéxico7denoviembrede2017
CoordinaciónNacionalDr.JoséSarukhán
Coordinacióndeplaneaciónparaelusodelabiodiversidad
ClaudiaAguilarBiodiversidadyrecursosbiológicos
CarlosArroyoGeomática yVisualización
FabiolaGonzálezTerritorioydesarrollorural
JorgeLarsonCoordinador
JavierRodríguezSuelosyAgua
Yabín SalmerónServiciosocialUAM,Suelos
MarioGuevaraUniversity ofDelaware
https://lance-modis.eosdis.nasa.gov
PERFILESDESUELOENSIERRANORTEOAXACA,CONRESPECTOALINSTITUTONACIONALDEESTADÍSTICAYGEOGRAFÍA(INEGI)SERIEIYII
INEGI,serieIyIIdesuelos.2006.
Conversióndecolor
SueloMunsell10YR5/3(Hue Value/Chroma)
RGB(Rojo,Verde,Azul)
CompuestoRGBconbaseenlosdatosdelaserielylldesuelos(ValorestransformadosdelsistemaMunsell)
• n=~7500• Árbolesderegresiónmúltiple(a.k.a.Random Forest)
Co-variablesdeterrenoModelosDigitaldeelevación
ExposiciónPendiente
ÁreadecaptaciónPendientedecaptación
CurvaturageneralÍndice deplanicidad decimaÍndicedeplanicidad devalles
ÍndicetopográficodehumedadGeología
EdafologíaUsodesueloyvegetación
ColorMunsell
Matiz(Hue),Intensidad(value),saturación(chroma)
R,G,B
RF(modelacióncadacomponenteporseparado)
Imagencompuesta
Flujodetrabajo
https://lance-modis.eosdis.nasa.gov
Miranda,FaustinoyEfraímHernández-X.2014.LostiposdevegetacióndeMéxicoysuclasificación.
EdiciónConmemorativa1963-2013,México:FCE,SociedadBotánicadeMéxico,ComisiónNacionalparaelConocimientoyUsodelaBiodiversidad
http://www.cec.org/tools-and-resources/mapfiles/land-cover-2010-landsat-30m
INEGI,2005.Escala1:250000.
¿Quéeselsuelo?Uncuerponatural
¿lossuelos?Cuerposnaturalesdistintosunosdeotros
Unmediodeproducciónagrícola
Unrecursoparalavidacampesinayparalaproduccióndealimentosybebidasparatodos.Proveedordeunservicioambiental
Respuestasdiferentesparalamismapregunta.
Ladistribuciónespacialdelascaracterísticasdelossuelosnoesaleatoria,dependedeladirección.
1941
Materialparentalesisotrópico
Lossuelossonderivadosysecomportande
maneraanisotrópica
x,y,z
t- t0 t+
Propiedadesestáticasdelossuelos
p.ej.TexturaPedregosidadProfundidad
Propiedadesdinámicas
p.ej.AglomeradosCompactaciónMateriaorgánica
MacroMesoMicroNano
Ttierra
scorpan
t
sSuelocClimaoOrganismosrRelievepLitologíaparentalaEdadnEspacio
tTiempo
Sc/Sf=
Sclase/Sfunción=Modeloconceptual:Suelos
McBratney etal.,2003,On digitalsoil mapping.Geoderma 117 (1–2):3–52
VegetaciónBiomasa
UsodelsueloActividadeshumanas
Especiesclave
DatospatrimonialesCartografía
Dependiendodelavariableamodelarelsistemadeinferenciaespacialseadaptaadistintosflujos
detrabajo
AlgoritmosparalapredicciónCovariables
ProfundidadalaquesemodelaEnsambledepredictores
Medidasdeincertidumbre
t1,t2,t3…tn
AvancesenelmapeodigitaldesuelosdentrodelaCONABIO
1.- Publicaciónde12covariables.
• Correccióndelmodelodigitaldeelevación(Fill)• Exposición• Áreadecaptación• Áreadecaptaciónmodificada• Pendientedecaptación• Curvaturadelperfil• Curvaturadelplanoygeneral• Índicedeplanicidad devalles(MRVBF)• Índicedeplanicidad decrestas(MRRTF)• Pendiente• Índicetopográficodehumedad• Balancehídrico.
2.- Profundidaddelsuelo(hastaelmaterialparental)
3.- Modelacióndeochovariablesfísicasdelsuelo,deacuerdoalopropuestoporelglobalsoilmap.net.
• Textura,queincluye3variables• Materiaorgánica• pH
• Fragmentorocoso
• Colordelsueloseco• Colordelsuelohúmedo
1-05,15-30,30-60,60-100,100-200cm.
MetadatosymapasenGeoportal
Horizontesuperficial.
Flujo detrabajo(profundidad) Post-processing
Modeling
Separaciónaleatoria
Covariables climáticasydeterreno
Modelos
Post-proceso
Modelado
Validacióncruzada(10-fold)
Mapas(predicciones)
Límiteinferiorysuperiora95%
ValidaciónexternaPrueban=2773
Post-proceso
Mapadeincertidumbre
Geoestadistica Mineríadedatos
Basadosenkernels-Maquinasdesoportevectorial-kvecinosmascercanosÁrbolesderegresión-BosquesaleatoriosÁrbolescombinadosymodeloslinealaes-CubistModeloslinealescombinados-modelolineargeneralizadoaleatorio
-Kriging ordinario-SimulacionesGaussianas 200separaciones
aleatorias
Mejorpromedioponderado
Californiamediterránea
DesiertosdeAméricadelnorte
Grandesplanicies
Elevacionessemi-áridas
Sierrastempladas
Selvascálidosecas
Selvascálidohúmedas
Laprofundidaddelsuelo
Profundidad1km(climayterreno)
MODELOS
• KKNN• RANDOMFOREST• CUBIST• SVM• RANDOMGLM
DisponibilidaddedatosEcoregión Área Entrenamiento Prueba
NacionalCaliforniamediterráneaDesiertosdeaméricadelnorteElevacionessemiáridasGrandesplaniciesSierrastempladasSelvascálidosecasSelvascálidohúmedas
Covariables• Altitud• Exposición• Curvatura• Áreadecaptación• Pendiente• Longituddelapendiente• Índicetopográficodehumedad• Desviaciónestándardellaaltitud• Balancehídrico• Precipitaciónanualacumulada• Estacionalidaddelaprecipitación• Temperaturamediaanual• Estacionalidaddelatemperatura• Distanciaalareddedrenaje• Clasedesuelo• Tipoderoca• Edaddellaroca(límitesinferiorysuperior)• Índicedeplanicidad devalles
Mosaicodelamejorcombinaciónporeco-región
NacionalCaliforniamediterráneaDesiertosdeaméricadelnorteElevacionessemiáridasGrandesplaniciesSierrastempladasSelvascálidosecasSelvascálidohúmedas
Ecoregión
S=f(SCORPAN)
f= KKNN Cubist Random Forest
Bootstrapping Bootstrapping Bootstrapping
Mapacontinuo(menorincertidumbre)
Mapadeincertidumbres
Mapadelmejoralgoritmo
ValidacióncruzadaR,RMSE
Propiedadesmodeladasaprofundidadesespecíficas
(1000m)
Cadamapaestáasociadoaunamedidadeincertidumbre
Lacartografíadigitaldesuelos
Inferir/deduciracercadelossuelosdeunlugarapartirdedatosdelossuelosenotrolugar.
Lamodelaciónapartirdedatospuntualesycovariables continuas
Losdatospatrimonialesenperfilesypolígonos
Lamatrizdecovariables
Maloneetal.2011MappingcontinuousdepthfunctionsofsoilcarbonstorageandavailablewatercapacityGEODERMA160614-626Maloneetal.2015EmpiricalestimatesofuncertaintyformappingcontinuousdepthfunctionsofsoilattributesGEODERMA154138-152
i.e.8perfilesdesuelodeSanNicolásTotolapan Ajusco,Mexico City,Mexico.
Modelosdeladistribuciónverticaldelaspropiedadesdelsuelo(Splines)segúnlasespecificacionesdelGlobalSoilMap.Net
PropiedadesdesueloamapearpropuestasporelGlobalSoilMap.Net
• Producirestimadosparacadapropiedadconmedidasdeincertidumbre• Modelaraseisprofundidadesespecíficas: 0– 5,25– 15,15– 30,30– 60,60-100,100-200
1.Carbonoorgánico(g/kg)2.TexturaArena(%),Arcilla(%),Limo(%)&Fragmentorocoso(%)3.pH4.Profundidadalarocamadre(m)
Apartirdeestosestimadossecalcularan2propiedadesusandofuncionesdepedo-transferencia
5.Densidadaparente(kg/m3)6.Aguaaprovechable(mm/m)
Demaneraopcional
7.Capacidadefectivadeintercambiocatiónico(mol/kg)8.Conductividadeléctrica(dS/m->deciSiemens pormetro)
PropiedadesyescalasEspecificacionesGSM
Propiedadesmodeladas(1000m2)
Arcilla Arena MateriaOrgánica
pH Pedregosidad Color(seco)
pH,modelosdecontexto R RMSE
Covariables paralosmodelosdelaspropiedadesdelsuelo8608perfilesprovenientesdelainformaciónpatrimonialdelINEGI
Exploracióndelascorrelacionesentrelasvariablespredictivasylasderespuesta
Arcilla Arena
Covariables paralosmodelosdelaspropiedadesdelsuelo8608perfilesprovenientesdelainformaciónpatrimonialdelINEGI
Correlacionesentrevariablespredictivasyderespuesta,
materiaorgánica potencialHidrógeno
Elsuelo,lossuelos
Latierra,lastierras
Elterritorio,losterritorios
Lacañería3Lacañería1 Lacañería2
Fincalacabaña
Krasilnikov P.,NormaEugeniaGarcía-CalderónandElizabethFuentes-Romero.2007.Pedogenesis andslopeprocesses insubtropicalmountain areas,SierraSurdeOaxaca,Mexico.RevistaMexicanadeCienciasGeológicas,v.24,núm.3,p.469-486.
FincaVistahermosa
Lospocitos
FincaSanJuanito
Elmetate Lacurva
Siguientespasos…
• México(Nuevosdatosestánsiendolevantadosporlasinstitucionesencargadas)
ModelosMultiescala (100,250,500,1000m)
Modelarotrasvariablesdelsuelorelevantesparaelmanejo
• CONABIO
Fomentarelusodelosproductosderivadosdelmapeodigitaldesuelos(comunicaciónyentrenamiento)
Mantenerelestadodelarteenlamodelacióndepropiedadesdelsuelo
Mejorarlainteroperabilidaddelosmodelosylasmedidasdeincertidumbre
delaspropiedadesdelsueloasusfunciones
Validacióndecampojuntoaproductoresyusuarios
ConstruircapacidadesparaelmapeodigitaldesuelosdentrodeMéxico
CoordinaciónNacionalDr.JoséSarukhán
Coordinacióndeplaneaciónparaelusodelabiodiversidad
ClaudiaAguilarBiodiversidadyrecursosbiológicos
CarlosArroyoGeomática yVisualización
FabiolaGonzálezTerritorioydesarrollorural
JorgeLarsonCoordinador
JavierRodríguezSuelosyAgua
Yabín SalmerónServiciosocialUAM,Suelos
MarioGuevaraUniversity ofDelaware