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