Análisis de puntos críticos de uso y cobertura del suelo y detección de cambios en Bielorrusia

Nota: Este proyecto se realizó con el apoyo del Programa Conjunto de Cooperación en Investigación de la Alianza de Organizaciones Científicas Internacionales (ANSO, por sus siglas en inglés) en el marco de la Iniciativa de la Franja y la Ruta.

Antecedentes del proyecto

La preparación y fusión de datos se realizaron utilizando Sentinel Hub y Google Earth Engine. Las muestras de entrenamiento se etiquetaron utilizando conjuntos de datos públicos, publicaciones e interpretación visual. Posteriormente, se empleó el método de aprendizaje supervisado OBIA-RF (Object-Oriented Random Forest) para clasificar y extraer características de la cobertura del suelo a partir de los conjuntos de datos agrícolas y forestales. Finalmente, se llevó a cabo el mapeo y el análisis estadístico. El potencial ecológico del suelo se evaluó combinando datos meteorológicos y edáficos.

Este artículo introduce principalmente el uso del método mencionado en el artículo anterior. Clasificación del uso del suelo en Bielorrusia basada en la extracción orientada a objetos.Se realizan análisis más exhaustivos de puntos críticos y detección de cambios en los resultados de los datos LULC (uso y cobertura del suelo) para identificar los puntos críticos de cambio en el uso del suelo y los tipos de cambio.

△Figura 1. Diagrama de flujo de los puntos críticos de clasificación del uso del suelo y detección de cambios.

Proceso básico del proyecto

Tras obtener datos LULC de 2014 a 2023 mediante clasificación de uso de suelo orientada a objetos, se calculó el área de los polígonos de uso de suelo y se extrajo el punto central. El área se utilizó como valor de ponderación, y se aplicó un análisis de densidad de kernel espacial al punto central de cada polígono para evaluar de forma integral el número y el área de los distintos polígonos de distribución de uso de suelo dentro de una determinada distancia de búsqueda, obteniéndose así los puntos críticos de distribución de bosques y tierras de cultivo, respectivamente.

A continuación, se determinaron la cantidad y los tipos de cambios en los tipos de cobertura del suelo y se elaboró ​​una tabla de mapeo, como se muestra en el diagrama anterior. Estos cambios se clasificaron en seis tipos: pérdida de bosques, pérdida de tierras agrícolas, crecimiento de bosques, crecimiento de tierras agrícolas, conversión de bosques a tierras agrícolas y conversión de tierras agrícolas a bosques. Posteriormente, se creó una tabla de reclasificación basada en estas categorías y se recopilaron estadísticas sobre los cambios cada dos años para generar un mapa de distribución de cambios.

Resultados del proyecto

△ Figura 2. Distribución de las zonas de tierras cultivables de mayor concentración en Bielorrusia, 2014–2023

△ Figura 3. Mapa de distribución de zonas críticas de bosques en Bielorrusia, 2014–2023

Al comparar las figuras 2 y 3, se observa una clara agrupación espacial de las tierras cultivables. Estas se concentran principalmente en el suroeste de Minsk, Grodno, el oeste de Brest, Mogilev y el este de Gomel. Las tierras cultivables son escasas en Gomel y en el norte y sur de Vitebsk. La distribución forestal es relativamente uniforme en comparación con las tierras cultivables, con solo algunos puntos críticos, lo que indica que los recursos forestales están ampliamente distribuidos por toda la región, con algunas áreas forestales extensas y continuas.

La agricultura en Bielorrusia se concentra principalmente en las llanuras fértiles, sobre todo en las regiones sur y central, más aptas para la agricultura mecanizada a gran escala. Por consiguiente, las parcelas agrícolas en estas zonas suelen presentar una gran continuidad y consolidación, siendo las explotaciones típicas bielorrusas (especialmente las estatales) bastante extensas, con una superficie que oscila entre cientos y miles de hectáreas. Esto coincide con la distribución de las zonas de tierras cultivables más fértiles, tal como se muestra en el mapa de zonas de tierras cultivables.

Entre 2014 y 2019, la distribución de los puntos críticos de tierras cultivables se mantuvo relativamente estable, con poca variación interanual. Sin embargo, entre 2020 y 2023, estos puntos críticos mostraron cambios espaciales significativos. Esto puede deberse a varios factores: un aumento sustancial de las precipitaciones en Bielorrusia en los últimos años, lo que resultó en una menor cantidad de días despejados a lo largo del año, afectando la calidad de las imágenes satelitales. Además, las variaciones en las precipitaciones y la temperatura, que provocaron cambios en los períodos fenológicos, redujeron la consistencia de los tipos de cultivos y las etapas de crecimiento, causando errores de clasificación y, en consecuencia, afectando las estadísticas de densidad de kernel. A largo plazo, la distribución de los recursos agrícolas en Bielorrusia se mantiene relativamente estable. Los cambios en los recursos forestales son aún menos pronunciados; el área forestal ha mostrado solo fluctuaciones menores durante la última década, manteniéndose relativamente estables tanto el área total como la distribución espacial de los puntos críticos.

△ Figura 4. Mapa de distribución de los cambios en los tipos de cobertura del suelo en Bielorrusia de 2014 a 2023.

La figura anterior muestra los cambios en el uso y la cobertura del suelo cada dos años, desde 2014 hasta 2023. Los cambios en los bosques y las tierras cultivadas fueron relativamente pequeños entre 2014 y 2016, principalmente debido a una disminución y un aumento de la superficie forestal en algunas regiones, y una pequeña conversión de tierras agrícolas en bosques en áreas urbanas. Entre 2016 y 2018 se produjo una conversión de tierras agrícolas en bosques a mayor escala. Esto podría deberse a una clasificación ligeramente menos precisa de los arbustos bajos, las áreas de rotación de cultivos complejas y algunos bosques económicos, así como al impacto de la normalización de datos entre diferentes años, lo que generó confusión en los resultados de la clasificación y provocó cambios en la cobertura del suelo. Sin embargo, en general, aún refleja las áreas clave de cambio en el tipo de cobertura del suelo y las tendencias a largo plazo. Combinado con las estadísticas anuales de superficie, puede reflejar una distribución relativamente objetiva de los recursos forestales y agrícolas, proporcionando una referencia objetiva y eficaz para la formulación e implementación de políticas agrícolas macro y regionales.