El mapeo pedométrico , o mapeo estadístico de suelos , es la generación basada en datos de mapas de propiedades y clases de suelos que se basa en el uso de métodos estadísticos. [1] [2] [3] Sus principales objetivos son predecir valores de algunas variables del suelo en ubicaciones no observadas y acceder a la incertidumbre de esa estimación utilizando inferencia estadística , es decir, enfoques estadísticamente óptimos. Desde el punto de vista de la aplicación, su principal objetivo es predecir con precisión la respuesta de un ecosistema suelo-planta a varias estrategias de manejo del suelo, es decir, generar mapas de propiedades y clases de suelo que se puedan usar para otros modelos ambientales y toma de decisiones. Se basa en gran medida en la aplicación de la geoestadística en la ciencia del suelo y otros métodos estadísticos utilizados en la pedometría .
Aunque el mapeo pedometrico se basa principalmente en datos, también puede basarse en gran medida en el conocimiento de expertos, que, sin embargo, debe utilizarse dentro de un marco computacional pedometrico para producir modelos de predicción más precisos. Por ejemplo, las técnicas de asimilación de datos , como el filtro de Kalman espacio-temporal , se pueden utilizar para integrar el conocimiento pedogenético y las observaciones de campo. [4]
En el contexto de la teoría de la información , el mapeo pedométrico se utiliza para describir la complejidad espacial de los suelos (contenido de información de las variables del suelo sobre un área geográfica) y para representar esta complejidad utilizando mapas, medidas de resumen, modelos matemáticos y simulaciones. [5] Las simulaciones son una forma preferida de visualizar los patrones del suelo, ya que representan su patrón determinista (debido al paisaje), puntos críticos geográficos y variabilidad de corto alcance (ver imagen, a continuación). [ cita requerida ]
La pedometría es la aplicación de métodos matemáticos y estadísticos al estudio de la distribución y génesis de los suelos . [6]
El término es una combinación de las raíces griegas pedos (suelo) y metron (medición). La medición, en este caso, se limita a los métodos matemáticos y estadísticos en relación con la pedología , la rama de la ciencia del suelo que estudia el suelo en su entorno natural.
La pedometría aborda problemas relacionados con el suelo cuando existe incertidumbre debido a variaciones deterministas o estocásticas , vaguedad y falta de conocimiento de las propiedades y procesos del suelo. Se basa en métodos matemáticos, estadísticos y numéricos, e incluye enfoques numéricos de clasificación para abordar una supuesta variación determinista. Los modelos de simulación incorporan la incertidumbre al adoptar la teoría del caos , la distribución estadística o la lógica difusa .
La pedometría aborda la pedología desde la perspectiva de campos científicos emergentes como el análisis wavelets , la teoría de conjuntos difusos y la minería de datos en aplicaciones de modelado de datos de suelos. Su avance también está vinculado a mejoras en la teledetección y la detección de corto y largo alcance. [7]
En los estudios de suelos tradicionales, la distribución espacial de las propiedades y los cuerpos de suelo se puede inferir a partir de modelos mentales, lo que lleva a delineaciones manuales. Estos métodos pueden considerarse subjetivos y, por lo tanto, es difícil o imposible evaluar estadísticamente la precisión de estos mapas sin un muestreo de campo adicional. El mapeo de estudios de suelos tradicionales también tiene limitaciones en un SIG multitemático, relacionadas con el hecho de que a menudo no es aplicado de manera consistente por diferentes cartógrafos, y es en gran parte manual y difícil de automatizar. La mayoría de los mapas de suelos tradicionales se basan en delineaciones manuales de cuerpos de suelo supuestos, a los que luego se les asignan atributos del suelo. [8] [9] Con el mapeo pedométrico, todos los resultados se basan en un cálculo estadístico riguroso y, por lo tanto, son reproducibles .
La cartografía pedométrica se basa en gran medida en capas de covariables extensas y detalladas, como los derivados del modelo digital de elevación (DEM), imágenes de teledetección, capas e imágenes SIG climáticas, de cobertura terrestre y geológicas. Su evolución puede estar estrechamente relacionada con la aparición de nuevas tecnologías y fuentes de datos globales y públicamente disponibles, como el SRTM DEM, MODIS , ASTER y imágenes Landsat , radiometría gamma e imágenes LiDAR, y nuevos métodos de cartografía automatizados .
Los análisis pedométricos se basan estrictamente en geoestadística, mientras que el mapeo digital de suelos utiliza conceptos de mapeo de suelos más tradicionales que no son estrictamente de naturaleza pedométrica. También conocido como mapeo predictivo de suelos , [10] el mapeo digital de suelos se basa en la inferencia asistida por computadora de las propiedades del suelo para producir mapas digitales de tipos de suelo discretos . El mapeo pedométrico no produce mapas que delineen tipos de suelo discretos.
Los métodos de mapeo pedométrico difieren según los pasos del procesamiento de datos del estudio de suelos:
Una de las principales bases teóricas para la cartografía pedométrica es el modelo universal de variación del suelo: [4] [11]
...donde es la parte determinista de la variación del suelo, es la parte estocástica, espacialmente autocorrelacionada de la variación, y es la variación residual restante (errores de medición, variabilidad de corto alcance, etc.) que también es posiblemente dependiente de , pero no está modelada. Este modelo fue introducido por primera vez por el matemático francés Georges Matheron , y ha demostrado ser el mejor predictor lineal imparcial para datos espaciales. Una forma de utilizar este modelo para producir predicciones o simulaciones es mediante regresión-kriging (también conocido como kriging universal ). Con datos del suelo, el componente determinista del modelo a menudo se basa en los factores formadores del suelo del clima, los organismos, el relieve, el material parental (litología) y el tiempo. Este modelo conceptual, conocido como el modelo CLORPT , fue introducido al modelado de suelos y paisajes por Hans Jenny . [2]
Un grupo especial de técnicas de mapeo pedométrico se centra en la reducción de la escala de la información espacial, que puede ser de área o continua. La predicción de clases de suelo es otro subcampo del mapeo pedométrico, en el que se utilizan métodos geoestadísticos específicos para interpolar los tipos de factores de las variables.
La cartografía pedométrica también se basa en gran medida en nuevas tecnologías para medir las propiedades del suelo, también conocidas como técnicas de cartografía digital del suelo . Entre ellas se incluyen:
