Teledetección de Suelo y Calidad Del Agua en Agroecosistemas

(1)

Agua, aire, suelo y contaminaciónUna Revista Internacional de Contaminación Ambiental Agua, aire, suelo y contaminaciónUna Revista Internacional de Contaminación Ambiental © Springer Science + Business

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Teledetección de Suelo y Calidad del Agua

en Agroecosistemas

-icente de .a/l 0bade

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4$5

6scuela de Medio Ambiente y Recursos 7aturales de la Universidad 6statal de 0!io,

"#"$ Co8ey Road, Columbus, 09, 66&UU&

4"5

6scuela de Medio Ambiente y Recursos 7aturales de la Universidad 6statal de 0!io,

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4%5

6colog:a del .aisa;e y 6cosistema Ciencia

6colog:a del .aisa;e y 6cosistema Ciencia 4166S5, epartamento de Ciencias4166S5, epartamento de Ciencias

Ambientales 46S5, Bo<man)0ddy laboratorios, Mail Stop *#=, de la Universidad de

>

>oledo, >oledo, >oledo, 09, 66&UU&oledo, 09, 66&UU&

Vicente de

Vicente de Paúl Paúl Obade Obade (autor co(autor correspondiente)rrespondiente) Correo electrónico:

Correo electrónico: obade&$?osu&eduobade&$?osu&edu Rattan Lal

Rattan Lal

Correo electrónico:

Correo electrónico: lal&$?osu&edulal&$?osu&edu Jiquan Chen

Jiquan Chen

Correo electrónico:

Correo electrónico: 2i3uan&C!en?utoledo&edu 2i3uan&C!en?utoledo&edu Recibido:

Recibido: # de abril "#$%# de abril "#$%Aceptado:Aceptado: $# de ;ulio "#$%$# de ;ulio "#$%Publicado en línea:Publicado en línea: #= de#= de

agosto "#$%

Abstra

cto

1a mala gestión de los recursos suelo y agua no sólo puede contribuir a una escalada

de la pobre@a en el mundo, sino tambin poner en riesgo los servicios ambientales, con

costos signicativos para el medio ambiente& Aun3ue no se concentra dentro de una

ubicación geogrca 4%&## millones de !ectreas5, un e3uivalente de

aproDimadamente el "=E de la supercie de la tierra es la tierra degradada, y

alrededor de " mil millones de personas 4un tercio de la población mundial5 no tienen

acceso a agua segura y ase3uible para el !ogar propósitos& .or tanto, es Fundamental

para el desarrollo de estrategias dirigidas a las causas Fundamentales de estos

problemas& Sin embargo, para ello ser:a necesario un sistema de inFormación rpida y

conable 3ue !a sido diF:cil de alcan@ar debido a la comple;idad del medio ambiente y

las limitaciones de las !erramientas eDistentes& 6l aumento de la disponibilidad y el

desarrollo de la teledetección y !erramientas de anlisis de datos geogrcos !an

abierto nuevas posibilidades para eDplorar y seguimiento de variables ambientales 3ue

inGuyen en el uso del suelo y el mane;o del suelo opciones clave& A3u:, eDploramos los

principales conceptos, describir las limitaciones y el potencial Futuro de la teledetección

para la cartograF:a y proporcionar inFormación casi en tiempo real sobre la calidad del

(2)

suelo y del agua en el conteDto de las principales prcticas de uso de la tierra 3ue

traba;an a escala global&

Palabras clae Palabras clae

CartograF:a >eledetección Calidad del suelo la gestión sostenible de los recursos de la

calidad del agua

!i"las # abreiaturas !i"las # abreiaturas

ASTER

6spacio avan@ada cargo de emisión termal

6spacio avan@ada cargo de emisión termal y de la reGeDión radiómetroy de la reGeDión radiómetro

ASD

ispositivo espectral Anal:tica

AVI

AVIRISRIS

Airborne espectrómetro de imagen visible ( i

Airborne espectrómetro de imagen visible ( inFrarro;onFrarro;o

SPOT

Satlites vierten de observación de la terre o satlites de observación terrestre

SWIR

Sensor de inFrarro;os de onda corta

QUIEN

0rgani@ación mundial de la salud

$

Introducción

1os principales problemas mundiales en el siglo HHI incluyen el rpido incremento de la

población, la inseguridad alimentaria, la escase@ de agua y de gas de eFecto

invernadero acelerado 46I5 4Bouma y McBratney

invernadero acelerado 46I5 4Bouma y McBratney 20132013 J 1al J 1al2004b2004b J Maeder et J Maeder et

al&

al& 20022002 J Ri;sberman J Ri;sberman20062006 J StocKmann et al & J StocKmann et al &20132013 J 0MS J 0MS20132013 5&Con la población 5&Con la población

mundial prev 3ue aumente a L,= millones en "##, y al $#,$ mil millones en "$##

4

4 !ttp&& (( 6SA 07U org ( N.. !ttp&& (( 6SA 07U org ( N.. ( anal:ticos)Oiguras ( !tm ( gP $& !tm( anal:ticos)Oiguras ( !tm ( gP $& !tmJ 1alJ 1al20012001 5, los 5, los

problemas de la inseguridad alimentaria y el agua podr:an intensicarse sobre todo con

la adopción de soluciones no sostenibles tales como la conversión de tierras y la

intensicación agr:cola indiscriminado& Aun3ue prometedor en trminos de me;ora de

los rendimientos, los peligros de la intensicación agr:cola indiscriminado 3ue se basa

en el uso eDcesivo de Fertili@antes, pesticidas, residuos animalesJ incluir la degradación

de los recursos de tierra y agua, y aumentar la probabilidad de condiciones climticas

adversas 41aurent y Ruelland

adversas 41aurent y Ruelland 20112011 J Mueller) J Mueller)NarrantNarrant et al& et al&20122012 5& 1a degradación del 5& 1a degradación del

suelo es la disminución a largo pla@o en las Funciones de los ecosistemas y la

productividad causadas por perturbaciones por lo 3ue la tierra no puede recuperarse

sin ayuda 4Bai et al&

sin ayuda 4Bai et al& 20082008 5& 6l aumento de soluto 4por e;emplo, el nitrógeno y la 5& 6l aumento de soluto 4por e;emplo, el nitrógeno y la

concentración de FósForo5 transportados por la escorrent:a agr:cola a las v:as siguientes

intensicación agr:cola indiscriminado contamina los recursos !:dricos 4Arnold et

al&

al& 20122012 J MattiKalli y Ri J MattiKalli y Ric!ardsc!ards19961996 5& 1os inFormes estiman 3ue "### millones de 5& 1os inFormes estiman 3ue "### millones de

personas carecen de acceso a agua segura y ase3uible 40MS

personas carecen de acceso a agua segura y ase3uible 40MS20132013 5& Aun3ue se 5& Aun3ue se

re3uiere ms investigación para reducir al m:nimo las repercusiones de la

intensicación agr:cola indiscriminado, tambin necesitamos tcnicas rpidas y ables

3ue se pueden utili@ar para evaluar los cambios en la calidad del suelo y el agua dentro

de los ecosistemas agr:colas&

1a calidad del suelo se dene como Qla capacidad de un suelo para sostener la

productividad biológica, mantener la calidad del medio ambiente, y apoyar la vida

!umanaQ 4oran y eiss

!umanaQ 4oran y eiss 20002000 J 7RCSJ 7RCS20122012 5&Carbono orgnico del suelo 4S0C5 es una 5&Carbono orgnico del suelo 4S0C5 es una

de las propiedades Fundamentales del suelo 3ue inGuyen en el crecimiento de la

planta, la capacidad de retención de agua, la estructura del suelo, Fertilidad del suelo, y

por lo tanto es un indicador de la calidad del suelo 4Bart!olomeus et al&

por lo tanto es un indicador de la calidad del suelo 4Bart!olomeus et al& 20112011 J Bouma y J Bouma y

McBratney

McBratney 20132013 5& 1a posibilidad de me;orar la calidad del suelo, la seguridad5& 1a posibilidad de me;orar la calidad del suelo, la seguridad

alimentaria y del agua, los servicios ecosistmicos y secuestrar atmosFrica de C0

alimentaria y del agua, los servicios ecosistmicos y secuestrar atmosFrica de C0"" de de

Forma simultnea con sólo aumentar las eDistencias de S0C 4Bouma y

McBratney

(3)

suelo y del agua en el conteDto de las principales prcticas de uso de la tierra 3ue

traba;an a escala global&

Palabras clae Palabras clae

CartograF:a >eledetección Calidad del suelo la gestión sostenible de los recursos de la

calidad del agua

!i"las # abreiaturas !i"las # abreiaturas

ASTER

6spacio avan@ada cargo de emisión termal

6spacio avan@ada cargo de emisión termal y de la reGeDión radiómetroy de la reGeDión radiómetro

ASD

ispositivo espectral Anal:tica

AVI

AVIRISRIS

Airborne espectrómetro de imagen visible ( i

Airborne espectrómetro de imagen visible ( inFrarro;onFrarro;o

SPOT

Satlites vierten de observación de la terre o satlites de observación terrestre

SWIR

Sensor de inFrarro;os de onda corta

QUIEN

0rgani@ación mundial de la salud

$

Introducción

1os principales problemas mundiales en el siglo HHI incluyen el rpido incremento de la

población, la inseguridad alimentaria, la escase@ de agua y de gas de eFecto

invernadero acelerado 46I5 4Bouma y McBratney

invernadero acelerado 46I5 4Bouma y McBratney 20132013 J 1al J 1al2004b2004b J Maeder et J Maeder et

al&

al& 20022002 J Ri;sberman J Ri;sberman20062006 J StocKmann et al & J StocKmann et al &20132013 J 0MS J 0MS20132013 5&Con la población 5&Con la población

mundial prev 3ue aumente a L,= millones en "##, y al $#,$ mil millones en "$##

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problemas de la inseguridad alimentaria y el agua podr:an intensicarse sobre todo con

la adopción de soluciones no sostenibles tales como la conversión de tierras y la

intensicación agr:cola indiscriminado& Aun3ue prometedor en trminos de me;ora de

los rendimientos, los peligros de la intensicación agr:cola indiscriminado 3ue se basa

en el uso eDcesivo de Fertili@antes, pesticidas, residuos animalesJ incluir la degradación

de los recursos de tierra y agua, y aumentar la probabilidad de condiciones climticas

adversas 41aurent y Ruelland

adversas 41aurent y Ruelland 20112011 J Mueller) J Mueller)NarrantNarrant et al& et al&20122012 5& 1a degradación del 5& 1a degradación del

suelo es la disminución a largo pla@o en las Funciones de los ecosistemas y la

productividad causadas por perturbaciones por lo 3ue la tierra no puede recuperarse

sin ayuda 4Bai et al&

sin ayuda 4Bai et al& 20082008 5& 6l aumento de soluto 4por e;emplo, el nitrógeno y la 5& 6l aumento de soluto 4por e;emplo, el nitrógeno y la

concentración de FósForo5 transportados por la escorrent:a agr:cola a las v:as siguientes

intensicación agr:cola indiscriminado contamina los recursos !:dricos 4Arnold et

al&

al& 20122012 J MattiKalli y Ri J MattiKalli y Ric!ardsc!ards19961996 5& 1os inFormes estiman 3ue "### millones de 5& 1os inFormes estiman 3ue "### millones de

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personas carecen de acceso a agua segura y ase3uible 40MS20132013 5& Aun3ue se 5& Aun3ue se

re3uiere ms investigación para reducir al m:nimo las repercusiones de la

intensicación agr:cola indiscriminado, tambin necesitamos tcnicas rpidas y ables

3ue se pueden utili@ar para evaluar los cambios en la calidad del suelo y el agua dentro

de los ecosistemas agr:colas&

1a calidad del suelo se dene como Qla capacidad de un suelo para sostener la

productividad biológica, mantener la calidad del medio ambiente, y apoyar la vida

!umanaQ 4oran y eiss

!umanaQ 4oran y eiss 20002000 J 7RCSJ 7RCS20122012 5&Carbono orgnico del suelo 4S0C5 es una 5&Carbono orgnico del suelo 4S0C5 es una

de las propiedades Fundamentales del suelo 3ue inGuyen en el crecimiento de la

planta, la capacidad de retención de agua, la estructura del suelo, Fertilidad del suelo, y

por lo tanto es un indicador de la calidad del suelo 4Bart!olomeus et al&

por lo tanto es un indicador de la calidad del suelo 4Bart!olomeus et al& 20112011 J Bouma y J Bouma y

McBratney

McBratney 20132013 5& 1a posibilidad de me;orar la calidad del suelo, la seguridad5& 1a posibilidad de me;orar la calidad del suelo, la seguridad

alimentaria y del agua, los servicios ecosistmicos y secuestrar atmosFrica de C0

alimentaria y del agua, los servicios ecosistmicos y secuestrar atmosFrica de C0"" de de

Forma simultnea con sólo aumentar las eDistencias de S0C 4Bouma y

McBratney

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estimación de los Gu;os de C entre el suelo y la atmósFera 4.arton et al&

estimación de los Gu;os de C entre el suelo y la atmósFera 4.arton et al&19871987 J Ryan y J Ryan y

1ey

1ey 20052005 J Sa y 1al J Sa y 1al20092009 5& Sin embargo, a pesar del progreso de la investigación, 5& Sin embargo, a pesar del progreso de la investigación,

problemas iniciales incluyen 4a5 la Falta o ausencia de la l:nea de base y validación de

datos adecuados, 4b5 la abstracción resultante de la prdida de inFormación cr:tica, y

4c5 la Falta de e3uipos de precisión 4Bouma y McBratney

4c5 la Falta de e3uipos de precisión 4Bouma y McBratney20132013 J de .aul 0bade y J de .aul 0bade y

1al

1al 20132013 J& van der Meer et alJ& van der Meer et al20122012 5&5&

1os, 3u:micas y biológicas caracter:sticas F:sicas del agua se pueden utili@ar para denir

su calidad 4

su calidad 4 !ttp&& (( ga agua usgs gov ( edu ( <ater3uality !tml&&!ttp&& (( ga agua usgs gov ( edu ( <ater3uality !tml&& 5& Sin embargo, la 5& Sin embargo, la

denición de una sola calidad del agua para satisFacer a todos los usos y necesidades

del usuario es diF:cil, ya 3ue los parmetros utili@ados para categori@ar el agua como

apta para el consumo !umano pueden ser diFerentes de los 3ue cumplen el agua como

apta para la industria o los campos agr:colas& .or lo tanto, terminolog:as para describir

la calidad del agua se Fragmentan en 4a5 el agua verde, 3ue es el agua de

precipitación 3ue se inltra en el suelo, se convierte en la !umedad del suelo y

evapotranspira sin entrar en los r:os o aguas subterrneas y pueden ser /tiles en la

agriculturaJ 4B5 el agua a@ul, 3ue incluye la segunda vuelta en los arroyos y r:os,

adems de la recarga de los acu:FerosJ 4C5 de color gris, o agua reciclables por las

actividades domsticasJ y 4d5 aguas residuales negro o no reciclable 3ue est

contaminada por desec!os !umanos o industrial 4

contaminada por desec!os !umanos o industrial 4 00CC66 20122012 5&1a mayor parte del 5&1a mayor parte del

agua utili@ada directamente por los seres !umanos con nes domsticos pueden ser

reciclados, mientras se consume el agua sólo =# a L#E se utili@a en la producción

agr:cola 4es decir, evapotranspirada5 y por tanto no reutili@able

4Ri;sberman

4Ri;sberman 20062006 5& Acerca de ",E o %,"  $# 5& Acerca de ",E o %,"  $#** _Km_Km%%_{de un total de $=## millones}_{de un total de $=## millones}

Kilometros

Kilometros %%_{de agua de la >ierra es agua dulce 40Ki y Tanae}_{de agua de la >ierra es agua dulce 40Ki y Tanae}₂₀₀₆₂₀₀₆_{5& 6n este caso, la}_{5& 6n este caso, la}

calidad del agua se reere al agua 3ue es apta para el consumo !umano directo,

basado en las normas internacionales establecidas por la

basado en las normas internacionales establecidas por la0rgani@ación Mundial de la0rgani@ación Mundial de la Salud 40MS5

Salud 40MS5 4 4!ttp (( <<< 3ue int ( <aterP sanitationP salud (&& N ( es (!ttp (( <<< 3ue int ( <aterP sanitationP salud (&& N ( es ( 5& 5&

1a elección del uso o mane;o de la tierra va a aFectar los ciclos biogeo3u:micos, la

disponibilidad de nutrientes del suelo, as: como la calidad del agua en los ecosistemas

4Bouma y McBratney

4Bouma y McBratney 20132013 J .otencia J .otencia20102010 5& .erturbaciones de los ecosistemas y la 5& .erturbaciones de los ecosistemas y la

gestión del suelo se entrela@an, por e;emplo, el riego con drena;e deciente aumenta la

salinidad de las tierras agr:colas, mientras 3ue el tipo y la gestión de residuos de la

labran@a inGuyen en la cantidad de escorrent:a supercial, erosión del suelo y el

transporte de sedimentos 49e et al&

transporte de sedimentos 49e et al&19931993 J 1aurent y Ruelland J 1aurent y Ruelland20112011 5& Reducir al 5& Reducir al

m:nimo el riesgo o la reducción de los Fenómenos meteorológicos eDtremos

relacionados 4por e;emplo, se3u:as, inundaciones y epidemias5 eDige inFormación

rpida sobre la eDtensión espacial de las @onas vulnerables, a n de decidir sobre el

4a5 el tipo de redes de seguridad re3uerida y socioeconómicos 4 b5 la recuperación y

restauración del medio ambiente con el estado pre)catstroFe inicial& Sin embargo, a

pesar del aumento de los conocimientos sobre las consecuencias de las prcticas

agr:colas no sostenibles, los impactos globales a los ecosistemas no estn todav:a

plenamente entendidos, en gran parte debido a las inconsistencias y Falta de

!erramientas estndar para l

!erramientas estndar para la cuanticación de los diFerentes controladoresa cuanticación de los diFerentes controladores

ambientales, especialmente en grandes eDtensiones espaciales& .or lo tanto, la

cuestión Fundamental es cómo generar continuamente inFormación precisa sobre los

procesos y cambios de suelo y calidad del agua ms de los paisa;es comple;osV

1a determinación de la eDtensión espacial de los recursos suelo y agua no es una tarea

diF:cil en un sitio espec:co& 6l problema est monitoreando la calidad del suelo y el

agua& 1as alternativas eDistentes, como los sistemas basados en sensores remotos, 3ue

observan caracter:sticas de la supercie a travs de una gama de longitudes de onda

del espectro ms amplio 3ue el o;o !umano sin ayuda, y proporcionan datos continuos

espaciales repetitivas baratos, incluso a travs de las Fronteras administrativas, pueden

proporcionar la respuesta& A pesar de una serie de enFo3ues avan@ados para la

ad3uisición de inFormación a partir de datos obtenidos por teledetección, el ob;etivo de

este art:culo no es ni deenden el abandono de los mtodos basados en el campo 3ue

(5)

siguen siendo cruciales, ni para discutir en detalle los sistemas basados en la detección

a distancia, se acerca y la evaluación de la precisión, 3ue ya se !an revisado

eDtensamente 4Ben)or et al&

eDtensamente 4Ben)or et al& 20092009 J C!atter;ee et al& J C!atter;ee et al&20092009 J Coppin et al& J Coppin et al&20042004 J CroFt J CroFt

et al&

et al& 20122012 J Ooody J Ooody20022002 J 1u et al& J 1u et al&20042004 J Metternic!t J Metternic!t19991999 J Metternic!t J Metternic!t19981998 J Sa!in et J Sa!in et

al&,

al&, 20052005 J Sing! J Sing!19891989 J Smits et al& J Smits et al&19991999 J van der Meer et al& J van der Meer et al&20122012 5& Ms bien, este 5& Ms bien, este

art:culo revisa algunas de las preocupaciones clave en el uso de datos de teledetección

como Fuente de inFormación para evaluar los impactos de diFerente uso de la tierra

agr:cola y las prcticas de gestión de suelo y calidad del agua& .or lo tanto, este traba;o

demuestra con un estudio de caso algunos desaF:os en la teledetección actual del suelo

y la calidad del agua, revisa algunos de los avances recientes, y esbo@a las Futuras

prioridades de investigación&

$&$

Sinergia entre el suelo y la

Calidad del Agua

0pciones de mane;o del suelo pueden alterar drsticamente proceso ecosistema a

travs de emisión de cantidades signicativas de gases de eFecto invernadero 3ue

aFectan por lo tanto los patrones climticos, o contaminantes recursos naturales

4-4-olante et olante et al&al& 20122012 5& Conversión de la tierra 4por e;emplo, desde el bos3ue a la 5& Conversión de la tierra 4por e;emplo, desde el bos3ue a la

agricultura5 se !a asociado con la reducción de la biodiversidad, la contaminación

agro3u:mica, sedimentación agravada de cursos de agua, y la reducción de la calidad

del suelo 4.o<er

del suelo 4.o<er 20102010 5& 1a calidad del agua se ve aFectada por los materiales 5& 1a calidad del agua se ve aFectada por los materiales

transportados a un cuerpo de agua a travs de Fuentes puntuales 4.S5, de Fuentes no

puntuales 47.S5, o ambos 4Oig&

puntuales 47.S5, o ambos 4Oig& $$ 5& Contaminación del .S es la descarga de eGuentes a 5& Contaminación del .S es la descarga de eGuentes a

travs de un medio de transporte connado o discreta 4por e;emplo,

tuber:as5J mientras 3ue la contaminación del 7.S se produce a travs de Fuentes

diFusas 4por e;emplo, de la escorrent:a supercial, des!ielo, o precipitación5& 1a

contaminación es mayor en ambientes propensos a 4a5 el agua o el viento erosión, 4b5

la salini@ación, 4c5 la compactación, 4d5 la reducción de la materia orgnica del suelo, y

4e5 desli@amientos 4Bouma y McBratney

4e5 desli@amientos 4Bouma y McBratney 20132013 5& 1a gravedad de la contaminación del 5& 1a gravedad de la contaminación del

.S y el 7.S es controlado por el tipo de suelo, las secuencias de cultivos, la topograF:a

y el clima 41aurent y Ruelland

y el clima 41aurent y Ruelland 201120115& 1os principales Factores 3ue aFectan la calidad del5& 1os principales Factores 3ue aFectan la calidad del

agua incluyen 4a5 el eDceso de Fertili@antes, !erbicidas, insecticidas y de tierras

agr:colas y @onas residencialesJ 4B5 el aceite, la grasa, los gases tóDicos y 3u:micos de

las industrias, la escorrent:a urbana, y la producción de energ:aJ 4C5 los sedimentos en

suspensión 4por e;emplo, las clorolas y carotenoides5J 45 la sal de las prcticas de

riego y drena;e cido de las minas abandonadasJ 4e5 las bacterias y los nutrientes de

los animales de gran;a, desec!os de mascotas, y sistemas spticos deFectuososJ y 4F5

comunicados trmicos 4por e;emplo, de vertidos industriales5& 6stos contaminantes son

un peligro no sólo a los cultivos, sino tambin a la cadena alimentaria y la salud

!umana& 6n los 66&UU&, la contaminación del .S se regula a travs de leyes y

organismos gubernamentales pertinentes 4por e;emplo, la

organismos gubernamentales pertinentes 4por e;emplo, lade Agua 1impiade Agua 1impia 1ey en los 1ey en los

66&UU&, %% USC Cap:tulo "*5&

(6)

$i"% & $i"% &

6nlace entre el suelo y la calidad del agua 4

6nlace entre el suelo y la calidad del agua 4MhaMha millón de !ectreas5 millón de !ectreas5

1a contaminación puede ser reducida a travs de 4a5 un uso eciente de los insumos

agr:colasJ 4B5 las Fugas o prdidas por liDiviación, volatili@ación, y la erosión reducidaJ y

4c5 el mantenimiento o me;ora de la calidad del suelo mediante la adopción de

prcticas de mane;o recomendadas 4RM.J 1al

prcticas de mane;o recomendadas 4RM.J 1al 2004b2004b J& Ritc!ie et al J& Ritc!ie et al20032003 5& 1as 5& 1as

propiedades del suelo y del agua var:an a travs del espacio !ori@ontal, con el tiempo y

proFundidad, por lo 3ue es diF:cil determinar con precisión el estado de la calidad de

cada uno de estos recursos& Aparte de inFormación en tiempo real, el control de la

contaminación es un comple;o de compromiso debido a la naturale@a interrelacionada

de las causas de la contaminaciónJ .or lo tanto, las estrategias correctivas deben

involucrar

involucrar transtrans y yinterdisciplinariosinterdisciplinarios e3uipos de cient:cos y otras partes interesadas e3uipos de cient:cos y otras partes interesadas

4Bouma y McBratney

4Bouma y McBratney 20132013 5& 5&

$&"

Riesgos e Impactos potenciales de la inacción

Aun3ue aFecta directamente a los medios de subsistencia de ms de $, millones de

personas, la eDtensión espacial de las tierras agr:colas degradadas causada por

prcticas de gestión no sostenibles sigue siendo muy incierto 4Bai et al&

prcticas de gestión no sostenibles sigue siendo muy incierto 4Bai et al& 20082008 5J por 5J por

e;emplo, de un total de $%,%  $#

e;emplo, de un total de $%,%  $# LL _{!ectreas la}_{!ectreas la}_{supercie terrestr}_{supercie terrestr}_{e mundial 4es}_{e mundial 4es}_decir,_decir,

la tierra y la

la tierra y la eDclusión de los cuerpos de aguas eDclusión de los cuerpos de aguas continentales5, aproDimadamente %, continentales5, aproDimadamente %, 

$#

$#LL _{!a o "*E d}_{!a o "*E d}_{el total de tierras se}_{el total de tierras se}_{considera tierras degradadas 4Bai}_{considera tierras degradadas 4Bai}_{et al&}_{et al&}₂₀₀₈₂₀₀₈_J_J

1al

1al 20012001 ,,20092009 5& 6l coste económico global estimado de la erosión del suelo es de US5& 6l coste económico global estimado de la erosión del suelo es de US

W =## mil millones ( aXo, con los 66&UU& representa ms del $#E de esta estimación

(7)

4.imentel et al& 1995 5& 6l costo ambiental resultante de la producción agr:cola no sostenible en los 66&UU& es de entre US W ,* !asta $' mil millones, con US W %, millones asignados para las medidas de restauración 4>egtmeier y u8y2005 5

4>abla $ 5& 1os residuos agr:colas aporta una proporción sustancial de contaminantes 7.S en los 66&UU&& 6l daXo a la tierra y el aire eran de ms de US W ",' mil millones 4es decir, de %# a #E de los costos totales5, aun3ue los Fondos destinados a paliar los impactos a los recursos del suelo y del aire son desconocidos& 1os principales

contaminantes de la escorrent:a agr:cola incluyen FosFatos, nitratos, sulFatos y metales pesados, como el arsnico 4As5, cadmio, plomo, @inc 4n5 y el mercurio 4Anderson y Basta 2009 JBeaK et al&2007 J ayton et al &2003 J Minca yBasta 2013 J& Sc!roder et al 2003 5&

'abla &

Costo anual 4en dólares estadounidenses5 las estimaciones de daXos a los recursos de los 6stados Unidos de producción agr:cola y de asignación presupuestaria para reducir al m:nimo la contaminación 4>egtmeier y u8y 2005 5

ao a Cuesta un(*il

lones de +) Asi"nación presupuestaria un_(* illones de +) ,-cit o super.it (es decir/ la asi"nación de costos0 1)

1os recursos

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1os recursos

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(8)

ao a Cuesta un(*il lones de +) Asi"nación presupuestaria un_(* illones de +) ,-cit o super.it (es decir/ la asi"nación de costos0 1)

plaguicidas

>otal

,%)

$',%L*

%=

6l clculo asume 3ue el rea de las tierras de cultivo agr:cola de 6stados Unidos siguió siendo el mismo 4es decir, $=,$ millones de !ectreas5 seg/n lo inFormado por

>egtmeier y u8y 4 2005 5

unas_{estimaciones revisadas basan en la tasa media de inGación de %E a partir de los}

aXos "##= a "#$"!ttp&& (( <<< usinGationcalcu lador com ( inGación ()inGación)tasas actuales (

1a re!abilitación de las tierras degradadas, aun3ue posible mediante la adopción de RM., puede ser una empresa costosa en Función del nivel de gravedad 41al ,

2004b 5& RM. principales incluyen Forestación o reForestación, cultivos intercalados, rotaciones de cultivos adecuadas, siembra directa 47>5, y la retención de los residuos de cultivos, cultivos de cobertura, y los insumos agr:colas controladas a travs de la gestión integrada de nutrientes y mane;o integrado de plagas 41aurent y

Ruelland2011 5& Sin embargo, una prctica de gestión de tierras aptas para un sitio no podr:a ser igualmente sostenible a otra& .or lo tanto, las tcnicas 3ue proporcionan retroalimentación oportuna sobre el Dito de unas prcticas de mane;o de la tierra es necesario eDplorar&

$&%

Papel de la intensificación agrícola y la promesa de la

agricultura de precisión

1a agricultura de precisión, o de sitio espec:co de los cultivos y el mane;o del suelo dependen de Fuentes de inFormación integrados de Sistemas de .osicionamiento

lobal 4.S5,Sistemas de InFormación eogrca 4SI5 y la teledetección, las redes de comunicación para maDimi@ar la producción agronómica 4Basso 2003 J BlacKmer y 7egro 1998 J orais<amy et al&,2003 5& Aun3ue se sabe 3ue los benecios económicos de la agricultura de precisión 4Basso et al& 2011 J Bryan et al&2011J Maine et al& 2010 J McConnell y Burger 20115, la inFormación sobre la magnitud y el impacto de este

sistema de cultivo para la salud del medio ambiente no son concluyente vericado 41u et al&, 19975& 6sto se atribuye en parte a la inFormación contradictoria sobre el grado de contaminación y las limitaciones de las tecnolog:as disponibles en relación con 4a5 la escala, 4b5 las cuestiones de calibración 4por e;emplo, para los datos obtenidos por teledetección5, y 4c5 la variabilidad en la recopilación de datos tcnicas 4.inter et al& 2003 5& InFormación espacial en tiempo real sobre las propiedades del suelo, los nutrientes del suelo, y el rendimiento son Fundamentales para los sistemas de cultivo sostenibles& 6n la actualidad, esta inFormación puede ser ad3uirido a travs de .S !abilitado los monitores de rendimiento, a pesar de este tipo de !erramientas pueden no ser accesibles a todos los agricultores 4orais<amy et al&2003 5& .arte de la

inFormación sobre las propiedades del suelo y del agua para diFerentes ubicaciones est disponible en l:nea, aun3ue con eDactitud en conGicto, y puede no estar

(9)

"

Enfoque Técnico y etodología

6n el suelo situ evaluaciones de calidad se llevan a cabo a travs de anlisis basados en laboratorio 4Co!en et al& 2007 J Minasny y 9arteminK2011 5, o eDamen visual de color del suelo usando la carta de colores Munsell suelo 4obin et al&2000 J

Sta8 1951 5, con lo ms oscuro suelos indican materia orgnica superior del suelo y del suelo, por tanto, de buena calidad 4McBratney et al& 2002 J .astor y Nals!2002 5& Sin embargo, in situ enFo3ues de la evaluación de la calidad del suelo puede ser pro!ibitivo en grandes reas&>abla " oFrece un resumen de los enFo3ues de evaluación de impacto mane;o de la tierra sobre los recursos naturales, a partir de la opinión de eDpertos 3ue puede ser muy sub;etivo&

'abla 2

1os mtodos para la evaluación de impacto agr:cola sobre la calidad del suelo y el agua

3,todo Requisitos # co*entarios Re4erencias

1a opinión

de

eDpertos

Sub;etivo, sobre todo en la

denición de las categor:as de

calidad y de degradación no

degradadoJ leve, moderada,

severa y muy severa

Ourby et

al& 4 2010 5

Apenas reproducible

Relativamente ba;o costo

In situ

6studios

de campo

Costly, dependiendo de la

eDtensión espacial, re3uisitos

de datos, ya 3ue la medida

apunta muestras, por e;emplo,

el disco Secc!i

C!atter;ee et

al& 4 20095, Tim

et al& 4 2011 5, y

1obell 4 2010 5

I7S para la determinación S0C

y lis:metros inalmbricos

Re3uiere estrategia de

muestreo

6D situ

1aboratori

o

eterminación de propiedades

3u:micas, F:sicas y biológicas

C!atter;ee et

al& 4 20095 y

NielopolsKi et

al& 42011 5

Caro en Función del n/mero de

(10)

3,todo Requisitos # co*entarios Re4erencias

prueba

1a

teledetecci

ón

Ad3uisición repetitiva permite

el monitoreo

CroFt et

al& 4 2012 5

6l costo depende de la

plataForma y el sensor utili@ado

Modelado reali@a en base a las

relaciones entre la reGectancia

espectral de las caracter:sticas

de las variables de inters y

sustitutos

Modelado

SI

Sobre la base de los modelos

establecidos, por e;emplo,

SNA>

9e et al& 4 1993 5

1a integración de datos es

posible, por e;emplo, las

mediciones directas de campo,

teledetección y socioeconómica

Outuro predicción posible

.uede ser sub;etiva,

especialmente con eDcesiva

dependencia de datos

secundarios

INS dispersión inelstica de neutrones,SW! del suelo y la !erramienta de evaluación del agua

.edo Funciones de transFerencia 4.>O5, 3ue son las ecuaciones de regresión derivadas comparando propiedades Fcilmente medibles del suelo con las propiedades del suelo de diF:cil medida con nes de interpolación o de predicción se !an propuesto como una evaluación rpida para calcular Faltan las propiedades del suelo 4Co!en et al& 2007 J Minasny y 9arteminK 2011 5& .>O se !an utili@ado para calcular los insumos del modelo 3ue Faltan 4por e;emplo, la densidad aparente del suelo, S0C, y la !umedad del suelo5 3ue se utili@a para mapear digitalmente amena@as de recursos naturales 4McBratney et al& 2002 J Minasny y 9arteminK2011 5& Sin embargo, los .>O puede no ser eDacta ms all del rango de los datos iniciales utili@ados para construir el .>O 4Bouma y

McBratney 2013 J T<on y 9udson 2010 J& Nan et al20115&

Concentración S0C 4un proDy de la calidad del suelo5 se puede determinar ya sea directamente o indirectamente& 1os mtodos directos incluyen 4a5 el mtodo NalKley)

(11)

7egro 4NalKley y 7egro1934 5, 4b5 la combustión seca 47elson y Sommers1996 5, 4c5 la dispersión inelstica de neutrones, y 4d5 la espectroscopia de ruptura inducida por lser porttil 4 & C!atter;ee et al2009 J NielopolsKi et al&2011 5& S0C se determina indirectamente a travs de los .>O o por teledetección 4Bro<n et al&2006 J

9arteminK 2008 J Minasny y 9arteminK 2011 5&

Aun3ue in situ las mediciones son precisas para las mediciones puntuales, no dan el punto de vista espacial o temporal necesaria para la evaluación integral de opciones de gestión de la tierra sobre los recursos naturales 4Co!en et al&2007 J& Co!en et

al 2005 5& Adems, el inventario de tierra no sólo Fallan en lugares de diF:cil acceso 4por e;emplo, !umedales5, pero son muc!o tiempo en grandes reas 4Ritc!ie et al&20035& 1a integración de los diFerentes con;untos de datos 4por e;emplo, el campo y los datos de teledetección5 se !a sugerido como una tcnica viable para producir continua de datos especialmente con nes de vigilancia 4Ben)or et al& 2009 J Bo<den1976 J C!ander et al& 2009 J C!atter;ee et al&,2009 J Coppin et al&2004 J CroFt et al& 2012 J Tester et al& 1996 J Mulder et al&2011 J Sing!1989 5& .ara ello re3uiere de un SI 3ue es una !erramienta 3ue se utili@a para introducir, almacenar, gestionar y anali@ar grandes vol/menes de datos 3ue pueden incluir datos de campo y teledetección 4MattiKalli y Ric!ards 19965& .or lo tanto, para obtener precisiones aceptables con estas

!erramientas, es Fundamental para entender los datos y de inFormación, etapas de procesamiento, las Fuentes de error y !erramientas auDiliares& 6ntre las preguntas cr:ticas Formuladas a este n son

(A)

ZCul es la estrategia adecuada muestreo de campo V,

(B)

Son caracter:sticas espectrales para el estudio de los suelos y la calidad del agua constante ba;o diFerentes escenarios de gestión V,

(C)

Cómo mane;ar las cuestiones relacionadas escala V,

(D)

ZCules son las Fuentes de error V,

(E)

ZCul es el eFecto de la vegetación en la teledetección de suelo o el agua V, y

(F)

Cómo validar la teledetección derivados de productos de calidad de suelo y aguaV Una Forma de recopilación de inFormación sobre la calidad del agua es a travs de la cuanticación de la claridad utili@ando el mtodo de disco de Secc!i 49eisKary et al& 1994 J 9eisKary y Nilson2008 5& 6ste mtodo de disco Secc!i se describe brevemente en la siguiente sección& 6l documento a continuación se centra en el potencial y los desaF:os de las tcnicas de teleobservación y SI en la evaluación de calidad del suelo y el agua&

"&$

étodo de disco de Secc!i

6l disco de Secc!i es un disco circular 3ue cuesta alrededor de US W " y se utili@a para medir la transparencia del agua en los r:os, lagos y ocanos& 1a proFundidad a la 3ue el patrón en el disco ya no es visible se toma como una medida de la claridad o la calidad del agua& 6sta medida se conoce como la proFundidad Secc!i, y se relaciona con la turbide@ del agua& 1ecturas del disco Secc!i no proporcionan una medida eDacta de la transparencia, ya 3ue puede !aber errores debido a el resplandor del Sol en el agua, o tienen variación en proFundidad claridad entre los proFesionales& .or otra parte, el mtodo de disco de Secc!i es una tarea tediosa, 3ue no sólo es largo y costoso, pero re3uerir:a una gran Fuer@a de traba;o o voluntarios& 6l mtodo de disco de Secc!i se !a utili@ado para controlar el nivel de eutro@ación en los lagos de Minnesota 49eisKary et al& 1994 J 9eisKary1989 5&

(12)

1a reGectancia espectral del suelo y del agua var:a en Función de las condiciones

ambientales en el momento, la escala y el uso de la tierra y la gestión& 1a teledetección puede capturar estas variaciones, por3ue eDplota la naturale@a distintiva de la energ:a reGe;ada por los materiales, de la 3ue se construyen modelos emp:ricos o

anal:ticos& Sin embargo, la longitud de onda óptima para la medición de la calidad del agua es diF:cil de establecer debido a esto variar dependiendo de la concentración de los materiales deseados y no deseados ( productos 3u:micos en el agua, y las

capacidades de sensores para distinguirlos 4Ritc!ie et al&2003 5&

1os estudios demuestran 3ue las del inFrarro;o cercano 47IR5 y el inFrarro;o medio bandas de longitud de onda se pueden utili@ar para detectar la variabilidad en los recursos naturales 4BricKlemyer y Bro<n2010 J CroFt et al&2012 J ri[t!2002 J McCarty et al& 2002 J Stevens et al&2008 5, aun3ue con cautela por3ue las bandas individuales no sólo son altamente correlacionados, pero pueden cambiar

signicativamente con propiedades bidireccionales de reGectancia de los ob;etivos, ngulos de iluminación solar, dirección de visión del sensor, o incluso de orientación la de la planta y de espaciado 49olben y 2usticia 1981J 9uete1987 J 9uete y >ucKer1991 5& \ndices espectrales obtenidos mediante la combinación de bandas

espectrales individuales, minimi@ar los eFectos topogrcos y bidireccionales para producir inFormación espectral sin unidades 3ue representa la supercie detectada, y son menos dependientes de las diFerencias de iluminación dentro del d:a 49aboudane et al& 2004 J 9uete et al&1994 J 1ilburne y el 7orte2010 5& Sin embargo, a diFerencia del \ndice de -egetación Me;orado 3ue sigue siendo sensible a las variaciones de la biomasa, el \ndice de -egetación de iFerencia 7ormali@ada 47-I5 puede saturar asintóticamente a alta biomasa 4Bolton y Oriedl2013 J& 9uete et al2002 5&

1a plataForma y resolución de los sensores de teledetección controlar la eDactitud productos& 6n comparación con los sensores basados en tierra, aire o sensores bordo de ve!:culos espaciales tienen una ba;a relación seXal)ruido 4S7R5 atribuidos a la longitud del camino ms grande atmosFrica, disminución de la resolución espacial, distorsiones geomtricas, y la ambig]edad espectral causada por la grabación de

m/ltiples seXales de caracter:sticas adyacentes& .or otra parte, las diFerencias entre los sensores en bandas de longitud de onda disponibles y en la mecnica de la Formación de imgenes inGuyen en la eDactitud 4Tasisc!Ke et al&1997 5& 6n las longitudes de onda ms cortas 4por e;emplo, la parte visible del espectro electromagntico5, las

caracter:sticas se pueden observar en virtud de la energ:a solar reGe;ada, pero en las longitudes de onda ms largas 4por e;emplo, microondas, trmica, etc&5, detección de energ:a emitida predomina&

ependiendo de la Fuente de energ:a utili@ada en la ad3uisición de datos, instrumentos de imgenes de sensores remotos pueden ser clasicados como activos o pasivos& 1os sensores activos producen su propia energ:a para detectar ob;etos, mientras 3ue los sensores de los satlites pasivos dependen de Fuentes eDternas de energ:a 4por

e;emplo, el sol o la tierra5& >abla % proporciona una visión general de los sensores de teledetección& 1a siguiente sección detalla ms adelante, detección activa pasiva, y los modelos basados en SI&

'abla 5

(13)

!ensor La resolución espacial (nadir/ *) Ran"o espectral (*/ a no ser que se indique lo contrario) 6o% de ban das La resoluc ión te*por al (reisit ar 4recue ncia)

Sensores espaciales,

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(14)

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Sensores ópticos aerotransportadas

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Sensores terrestres

(16)

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Modicado de 4Bruno et al& 2006 J C!atter;ee et al&2009 J CroFt et al&2012 J del -alle et al& 2010 J Melesse et al&2007 J Metternic!t y incK2003 5

"andsat MSS 1#3 escner multiespectral,"andsat 4 $ 5 !M mapeador temtico"andsat 7 %!M & 6n!anced >!ematic Mapper ms,S'!M S!uttle Radar >opograp!y

Mission, SM(S !umedad del suelo y la salinidad del ocano,S)(! satlites vierten de observación de la terre o tierra )0bservando satlites'apid%$e  $ %constelación de satlites de Rapid6ye, una empresa privada alemana, I'S#Wi*S india amplia sensor de campo por satlite avan@ado teledetección,I+(N(S de alta resolución por satlite

operado por eo6ye,$perion sensor !iperespectral bordo tierra observando)$ 460) $5, -eoS' geogrca de apertura sinttica de radar,%'S teledetección

6uropea, %N.IS! satlite ambiental, .I'IS aire espectrómetro de imagen visible ( inFrarro;o

una_{banda C, =) cm} b_{banda 1, $)%# cm} c_{. banda, %#) cm} d_{H banda, ",)= cm}

e_{!ttp(( <<<& nasa&}_gov(_{!ome( !3ne<s( "#$%( may( 9P $%)$*#P 1andsatP P Begins&}_!tml_4onli

ne "* de ;unio "#$%5

2%2%&

Sensores pasivos

1a inFormación sobre la ecacia de las opciones de mane;o del suelo se puede eDtraer de los datos observados a diFerentes escalas espaciales 3ue utili@an sensores ópticos y trmicos pasivos en los barcos, tierra, aire, o el espacio& 1as bandas trmicas pueden

(17)

ser /tiles para el mapeo de la contaminación trmica 4es decir, el cambio de temperatura5 en los cuerpos de agua causados a la actividad antropognica 4por e;emplo, plantas de energ:a elctrica5& 1os cuerpos de agua tambin pueden

eDperimentar cambios de temperatura estacionales& 1os sensores pasivos detectan la radiación natural 3ue se emite o reGe;ada por el ob;eto o las reas

circundantes& Sensores remotos pasivos incluyen el o;o, la FotograF:a de pel:cula normales, FotograF:as areas y satelitales ópticos, dispositivos de carga acoplada y radiómetros& 1a FotograF:a area permite la observación de color normal y se !a utili@ado para detectar la propagación de male@as acuticas o en la cartograF:a de la cubierta terrestre y el uso 4Ritc!ie et al& 2003 5&

6n comparación con los sensores basados en tierra, aire y sensores espaciales tienen una cobertura de tierra ms grande 4de .a/l 0bade y 1al2013 5& 1os datos de algunos satlites 4por e;emplo, 1andsat, espacial avan@ado trmica emisión y reGeDión

radiómetro 4AS>6R5, y moderada espectrorradiómetro de imgenes de resolución 4M0IS5 puede ser libremente descargado, mientras 3ue otros son comerciales 4por e;emplo, Systeme probatoire de l0bservación de la >ierra 4 S.0>5, satlite de alta resolución operado por eo6ye y uicKbird5& 6l instrumento M0IS tiene ba;a

resolución espacial pero de alta, es decir,5 Resolución ad3uisición diaria temporal 4y es !iperespectral& 6l AS>6R y 6n!anced >!ematic Mapper)1andsat ms 46>M +5 tienen similares Caracter:sticas&

1andsat ' 6>M + tiene seis bandas multiespectrales y una banda trmica 3ue ad3uiere datos sobre un rea de $  $'# Kilometros, con una capacidad de revisita de $=, d:as 4Nilliams et al&2006 5& Aparte de la Falta de eDploración corrector l:nea 1andsat ' 6>M + 3ue crea lagunas en los datos, las nubes y sombras en las imgenes de satlite 1andsat tambin reducir capacidades de mapeo 49ansen et al&2011 J Roy et

al&2010 5& AS>6R sin embargo, tiene tres bandas en el rango espectral muy 7IR, seis bandas en la región del inFrarro;o de onda corta 4SNIR5 con una resolución espacial de %# m, y cinco bandas en el inFrarro;o trmico con una resolución espacial de L#

m& AS>6R tiene un anc!o de Fran;a de *# Km y una resolución temporal de menos de $* d:as& AS>6R no puede producir un color imaginario compuesto natural, por3ue a diFerencia de 1andsat 6>M +, AS>6R no tiene una banda a@ul& Adems, aster puede verse aFectada por el problema QcrosstalKQ instrumento, 3ue se produce cuando la lu@ se reGe;a desde los componentes ópticos de banda = a los otros detectores de la banda SNIR 4van der Meer et al& 2012 5& Aparte de 1andsat con alta resolución espectral espacial, pero ba;a, M0IS, con ba;a resolución espacial 4es decir, de "# a $&### m5, pero de alta resolución espectral, sensores !iperespectrales de alta resolución espacial, como la 7ASA 6art! 0bserving 9yperion 4605 )$ con ""# espectral bandas y %# m de resolución espacial pueden ser /tiles para el suelo mapeo y la calidad del agua& 6l .rograma de Anlisis CartograF:a 6uropea y estn planeando lan@ar un nuevo sensor espectral !iper en abril de "#$, con una resolución espacial de %# metros y una nueva visita de = d:as 4van der Meer et al& 20125& Sin embargo, es diF:cil evaluar el 4es decir, proFundidad5 variabilidad vertical del suelo o la calidad del agua con sólo los sensores pasivos, debido a 3ue estos sensores tienen una resistencia ba;a energ:a ( seXal para penetrar en la supercie de los materiales&

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Sensores activos

1os sensores activos proporcionan su propia Fuente de energ:a 3ue puede penetrar el suelo, y son /tiles para la medición de caracter:sticas de la supercie en tres

dimensiones& 1os sensores activos son menos aFectados por los eFectos atmosFricos, en comparación con los sistemas pasivos 49yde et al& 2006 J 9yde et al&2007 5& 1os sensores activos miden la radiación 3ue es reGe;ada o retrodispersada desde el ob;etivo, y el retardo de tiempo entre la emisión y retorno de seXal, procesada para determinar la altura de un ob;eto&etección de Radio y van 4radar5, y detección de lu@ y van 4 1iAR 5 son e;emplos de sensores remotos activos& 1os sensores activos Fueron diseXados originalmente para medir alturas del dosel, y la topograF:a&1os sensores activos tambin se !an utili@ado para mapear caracter:sticas urbanas 4Metternic!t y

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incK1998 ,2003 5J para modelar inundaciones estacionales en la cuenca del r:o Congo 4Rosen3vist y BirKett2002 5, y para mapear las reas aFectadas anegados y sal 4!u et al& 2012 5&

1os sensores activos tienen muy ba;o anc!o de Fran;a y por lo tanto pueden ser costosas para el mapeo sobre grandes eDtensiones espaciales& .or otra parte, el alto costo de tiempo de vuelo, la necesidad de limitar la eDploración de cerca de nadir con el n de evitar errores 3ue van, y la presencia de brec!as de cobertura debido al

cabeceo y balanceo de la aeronave, limitan su eFectividad 49yde et al&2006 5& ada la geometr:a de iluminación lateral de aspecto, imgenes de sensores de radar y 1iAR se distorsionan ligeramente& 0ndas de radar son sensibles a la rugosidad supercial y dependen de la constante dielctrica del ob;etivo 3ue mide lo bien pare;a con un tipo dado de material 4por e;emplo, roca y regolit!5 4Tasisc!Ke et al& 0ndas

electromagnticas 1997 5& .or lo tanto, las interacciones geomtricas y

electromagnticos de las ondas de radar con supercies naturales deben tenerse en cuenta, por una interpretación precisa de las imgenes de radar de apertura sinttica 4reeley et al&1997 5&

Una seXal de retorno activa del sensor 4por e;emplo, de radar5 var:a considerablemente en respuesta a las diFerencias en la morFolog:a del terreno, la topograF:a y la cubierta supercial 4Ridley et al&1996 5& .ara eDplicar estas variaciones, es necesario estudiar las tendencias entre las seXales detectadas y las caracter:sticas espec:cas o

composición de los materiales 3ue estn siendo escaneada y para determinar cul de estas propiedades pueden servir como indicadores de estas variaciones& Como

retrodispersión depende de las propiedades geomtricas y elctricas de un terreno dado, es cr:tico para la eDtracción de inFormación estructural sobre el terreno 4obson et al& , 1995a J& obson et al1995b 5&

.ocos estudios !an utili@ado datos de los sensores activos para evaluar la variación espacial de la calidad del suelo 4C!aturvedi et al& 1983 J Metternic!t1998 J Sc!mullius et al& 1997 5& atos ASAR satlite ambiental se !an utili@ado para monitorear la

!umedad del suelo en el perl del suelo superior a alta resolución espacial para el delta del 0Kavango y predecir las reas con riesgos de se3u:a e inundación 4Mil@o< et

al& 2009 5&

2%2%5

Modelos de SIG-base

>erreno y datos de teledetección Integración travs de la tecnolog:a SI abre innitas posibilidades para la manipulación de la inFormación geoespacial& 6ntre los

componentes de entrada en los modelos de SI para el suelo y la evaluación de la calidad del agua son tipos de suelo, la proFundidad y la temperatura, la precipitación, la evapotranspiración potencial, las tasas de erosión y sedimentación, tipos de plantas, las prcticas de mane;o del suelo, inltración y escorrent:a supercial& Aun3ue no es una lista eD!austiva, algunos modelos basados en SI utili@ados para proporcionar inFormación cr:tica para la evaluación de la variabilidad espacial en la calidad del suelo 4es decir, S0C5 incluyen general 6nsemble biogeo3u:mico Modeling System, SI10, aily modelo Century, Rot!amsted Carbono Modelo, y la erosión eposicional Carbono Modelo 4Bannari et al&2006 J Bat;es2008 J ieye et al&2012 J óme@ et al&2008 J run<ald 2009 J 1adoni et al&2010 J& 1illesand et al1983 J 1iu et al&2011 J

1obell 2010J McCarty et al& 2002 J Mulder et al&2011 J .arton et al&2004 J .arton et al& 1987 J >an et al&2009 J NielopolsKi et al&2011 5&

eposición de sedimentos y la contaminación dentro de las cuencas !idrogrcas se !an monitoreado el uso de modelos !idrológicos basados en SI& Modelos !idrológicos se clasican en Función de su diseXo y Funcionalidad, en 4a5 manual o estad:stico basado, 3ue son simples, se basan en datos in situ, y por lo tanto no puede ser vlida ms all del rango de los datos recogidos, y 4b5 automati@ado o numrica, 3ue se basan proceso y utili@ar relaciones matemticas y emp:ricas para modelar procesos F:sicos y dinmicos comple;os dentro de los sistemas de tierra 4Arnold et al&2012 J Boyle et al& 2000 J& Meng et al2010 5&Mtodos basados en estad:sticas anali@ar datos in situ en el laboratorio& Aun3ue estas medidas pueden ser precisos, no dan el punto de