Estimación de la humedad del suelo en áreas agrícolas de Cereté, córdoba mediante aprendizaje automático y datos satelitales (2015-2025)

La humedad del suelo es un componente clave en la dinámica hidrológica y en la productividad agrícola, especialmente en regiones tropicales sujetas a la variabilidad climática. En este trabajo se estimó la humedad superficial del suelo en áreas agrícolas del municipio de Cereté, Córdoba entre 2015 y...

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Autores:
Arango López, Johana Gabriela
Ossa Navarro, Eduar de la
Tipo de recurso:
Tesis
Fecha de publicación:
2025
Institución:
Universidad de Córdoba
Repositorio:
Repositorio Institucional Unicórdoba
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unicordoba.edu.co:ucordoba/9665
Acceso en línea:
https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/9665
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Palabra clave:
Humedad del suelo
SMAP
MODIS
Cereté
Agricultura tropical
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Cereté
Tropical Agriculture
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Copyright Universidad de Córdoba, 2025
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description La humedad del suelo es un componente clave en la dinámica hidrológica y en la productividad agrícola, especialmente en regiones tropicales sujetas a la variabilidad climática. En este trabajo se estimó la humedad superficial del suelo en áreas agrícolas del municipio de Cereté, Córdoba entre 2015 y 2025, integrando datos satelitales y aprendizaje automático. se utilizaron productos de la misión Soil Moisture Active Passive (SMAP, SPL4SMGP v008, -9 km) y del sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer MODIS (MOD11A2, MOD09A1 y MCD12Q1), procesados en Google Earth Engine. Se implementó un modelo de regresión Random Forest para realizar downscaling espacial a 1 km de resolución espacial, con entrenamiento semanal y fallback en semanas sin datos agrícolas válidos. La validación se efectuó con mediciones in situ obtenidas mediante reflectometría de dominio de tiempo (TDR), arrojando un desempeño global aceptable, (R=0,50; RMSE = 0,079 m³/m³; y MAE = 0,065 m³/m³). Los resultados muestran patrones espaciales y temporales coherentes con la estacionalidad local, así como diferencias entre las semanas modeladas y aquellas resueltas por fallback. La metodología propuesta constituye un aporte replicable y mejorable para la estimación de la humedad superficial de suelo en alta resolución en contextos agrícolas tropicales, con implicaciones en la gestión hídrica y la planificación de cultivos.
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Se implementó un modelo de regresión Random Forest para realizar downscaling espacial a 1 km de resolución espacial, con entrenamiento semanal y fallback en semanas sin datos agrícolas válidos. La validación se efectuó con mediciones in situ obtenidas mediante reflectometría de dominio de tiempo (TDR), arrojando un desempeño global aceptable, (R=0,50; RMSE = 0,079 m³/m³; y MAE = 0,065 m³/m³). Los resultados muestran patrones espaciales y temporales coherentes con la estacionalidad local, así como diferencias entre las semanas modeladas y aquellas resueltas por fallback. La metodología propuesta constituye un aporte replicable y mejorable para la estimación de la humedad superficial de suelo en alta resolución en contextos agrícolas tropicales, con implicaciones en la gestión hídrica y la planificación de cultivos.Soil moisture is a key variable in hydrological dynamics and agricultural productivity, particularly in tropical regions affected by climatic variability. This study estimated surface soil moisture in agricultural áreas of Cereté, Córdoba. from 2015 to 2025 by integrating satellite data and machine learning. We used products from the Soil Moisture Active Passive mission (SMAP, SPL4SMGP v008, -9 km) and the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer MODIS (MOD11A2, MOD09A1 y MCD12Q1), processed by Google Earth Engine. A Random Forest Regression model was implemented to downscale SMAP data to 1 km spatial resolution, with weekly training and fallback for weeks lacking valid agricultural pixels. Validation was conducted using in-situ measurements obtained with time domain reflectometry (TDR), yielding acceptable performance metrics (R=0,50; RMSE = 0,079 m³/m³; y MAE = 0,065 m³/m³). Results revealed spatial and temporal patterns consistent with local seasonality, as well as differences between trained and fallback weeks. The proposal methodology provides a replicable framework for high-resolution soil moisture estimation in tropical agricultural contexts, with significant implications for water management and crop planning.INTRODUCCIÓNCAPÍTULO I. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTOS CONCEPTUALES, TEÓRICOS Y METODOLÓGICOS1.1 El suelo y sus propiedades relevantes para la humedad1.2 Humedad de suelo y sistemas de medición1.3 ¿Por qué monitorear la humedad superficial del suelo?1.4 Estado del arte1.5 Aspectos metodológicosCAPÍTULO II. ESTIMACIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO EN ÁREAS AGRÍCOLAS MEDIANTE APRENDIZAJE AUTOMÁTICO2.1 Trazabilidad2.2 Análisis exploratorio de datos2.2.1 Análisis de correlación de variables2.3 Validación modelo frente a TDR desempeño2.4 Cartografía Humedad Superficial de suelo (2015-2024)2.5 Cartografía Variabilidad de Humedad Superficial de suelo (2015-2024)BIBLIOGRAFÍAAPÉNDICEPregradoGeógrafo(a)Trabajos de Investigación y/o Extensiónapplication/pdfspaUniversidad de CórdobaFacultad de Ciencias BásicasMonteria, Córdoba, ColombiaGeografíaCopyright Universidad de Córdoba, 2025https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)info:eu-repo/semantics/embargoedAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_f1cfEstimación de la humedad del suelo en áreas agrícolas de Cereté, córdoba mediante aprendizaje automático y datos satelitales (2015-2025)Trabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_46echttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionTextCadena-Torres, Jorge, Rafael S. Novoa Yánez, Liliana M. Grandett Martinez, Jose L. Contreras Santos, y Alejandro Agamez Saibis. «Caracterización físico-química de los suelos dedicados al cultivo de maíz en el Valle del Sinú, Colombia». Temas Agrarios 26, n.º 1 (7 de junio de 2021): 68-79. https://doi.org/10.21897/rta.v26i1.2584.Caicedo-Rosero, L. C., de Jesús Méndez-Ávila, F., Gutiérrez-Zeferino, E., & Flores-Cuautle, J. D. J. A. (2021). Medición de humedad en suelos, revisión de métodos y características. Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI, 9(17), 1-8. DOI: https://doi.org/10.29057/icbi.v9i17.7035De Alba, S., Alcázar, M., Cermeño, F.I., Barbero, F. (2011). Erosión y manejo del suelo. Importancia del laboreo ante los procesos erosivos naturales y antrópicos. En: Agricultura ecológica en secano: soluciones sostenibles en ambientes mediterráneos. Ministerio De Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente. p. 13-38. http://hdl.handle.net/10261/60833De Queiroz, M. G., Freire da Silva, T. 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