Las estimaciones precisas sobre el área cultivada, la distribución de los tipos de cultivos y las prácticas de irrigación juegan un papel importante en la orientación de las decisiones políticas relacionadas con la seguridad alimentaria y del agua. Debido a la gran variedad de dinámicas del paisaje, tipos de cultivos, estaciones de crecimiento y prácticas de manejo agrícola, el mapeo preciso y detallado de estos aspectos a escala global sigue siendo una tarea muy desafiante. Los primeros mapas globales de cultivos carecían de detalle espacial o no se actualizaban regularmente. Por esta razón, la Agencia Espacial Europea, en colaboración con actores interesados en la agricultura global como GEOGLAM, FAO, AMIS, ha iniciado el proyecto WorldCereal para proporcionar un sistema de procesamiento de código abierto capaz de generar información de monitoreo agrícola específica de la temporada a nivel de campo (resolución de 10 m) y escala global, basado completamente en datos abiertos y gratuitos.
Durante la primera fase del proyecto (2020 - 2023), el consorcio WorldCereal demostró con éxito la viabilidad científica y técnica del mapeo de cultivos específico de la temporada a alta resolución y escala global: WorldCereal, accede a mapas de tipos de cultivos actualizados estacionalmente a escala global.
Como resultado, en 2023, WorldCereal lanzó el primer conjunto de mapas globales, actualizados estacionalmente, de extensión temporal de cultivos, tipo de cultivo y riego a una resolución de 10m para el año 2021. En resumen, se produjo un mapa global de extensión temporal de cultivos para todo el año, después del cual se han producido máscaras específicas de la temporada de crecimiento para tipo de cultivo, riego y tierras cultivadas activas para hasta 3 estaciones de crecimiento a nivel global (1 temporada principal de cereales, 1 temporada principal de maíz y una temporada opcional de maíz). Los productos de tipo de cultivo incluían maíz, cereales de invierno y cereales de primavera, donde los "cereales" se definen como una combinación de trigo, cebada y centeno. Más información sobre las definiciones exactas de los productos y las formas de acceder a estos productos se puede consultar en esta página web específica.
Figura 1: Producto de extensión temporal de cultivos globales de WorldCereal, remuestreado a una resolución de ~0,004 °. Cada píxel contiene un número entre 0 y 100, que indica la cobertura fraccionaria de cultivos temporales dentro de ese píxel.Aparte de estos mapas globales, el proyecto WorldCereal también lanzó una base de datos de datos de referencia in-situ disponibles públicamente y armonizados sobre la cobertura del suelo, tipos de cultivos y riego. Reconociendo que la disponibilidad de datos in-situ de buena calidad es a menudo la principal limitación en las aplicaciones de mapeo de cultivos de nivel local a global, esta base de datos pública en constante crecimiento será clave para fortalecer nuestras capacidades en el mapeo de cultivos globales. La base de datos pública de referencia de WorldCereal se puede consultar a través de una interfaz web fácil de usar, aquí.
Figura 2: Colecciones de datos de referencia públicos y armonizados disponibles en el Módulo de Datos de Referencia de WorldCereal.Otro componente clave y a menudo un factor limitante en el mapeo global de cultivos es el conocimiento preciso del número y la época de las temporadas de crecimiento para cada ubicación en la Tierra. Se sabe que el momento de las temporadas de crecimiento cambia drásticamente en todo el mundo como consecuencia de las condiciones meteorológicas y del suelo locales, así como de las prácticas locales de manejo de cultivos. Por lo tanto, el consorcio WorldCereal ha publicado los primeros calendarios globales de cultivos para maíz y trigo.
A partir de noviembre de 2023, el proyecto WorldCereal ha entrado en una nueva fase de 3 años, en la que el enfoque principal es publicar una herramienta de código abierto completamente amigable para el usuario que permita a cualquiera generar mapas de tierras cultivadas y tipos de cultivos de nivel local a global. La herramienta será completamente personalizable en términos de área de procesamiento, temporada de crecimiento y tipo(s) de cultivo a mapear. Cabe señalar que el mapeo de riego no estará soportado en esta herramienta. Para demostrar las capacidades de este nuevo sistema de procesamiento, se generará un nuevo conjunto de mapas globales y validados de cultivos temporales, tierras cultivadas activas y tipos de cultivos y se publicará hacia finales de 2026. Los tipos de cultivos que se cubrirán en este nuevo conjunto de productos globales incluyen maíz, cereales de invierno, cereales de primavera, trigo, cebada, centeno, sorgo, mijo, girasol, colza y soja. Además, una serie de casos de uso regionales mostrarán el potencial de esta nueva herramienta de mapeo de cultivos en el dominio del monitoreo de la seguridad alimentaria. Se organizarán varios eventos de formación en línea y presenciales a lo largo del proyecto, enseñando a cualquier persona interesada en el mapeo de cultivos cómo se puede utilizar el sistema WorldCereal en aplicaciones de monitoreo de cultivos de nivel local a global.
Más información sobre esta segunda fase del proyecto se puede consultar en nuestro sitio web del proyecto. Si desea recibir notificaciones sobre el progreso del proyecto o las próximas actividades de formación, por favor suscríbase a nuestro boletín.
Los usuarios de los productos globales de WorldCereal de 2021 deben tener en cuenta que estos mapas se han generado a escala global con una única metodología aplicada en todas las regiones. Como tal, la precisión del mapa puede variar entre ubicaciones y se ve especialmente afectada por la cantidad y calidad de los datos de referencia in-situ disponibles. La Figura 2 de este manuscrito muestra la distribución espacial de los datos de entrenamiento para el mapeo de tierras cultivadas, tipos de cultivos y riego disponibles en el momento de generación de los productos de 2021. Para todos los mapas producidos también hay una capa de confianza disponible, para indicar áreas donde el modelo es menos confiable. Estas capas de confianza se pueden descargar junto con los productos de mapas reales a través del enlace proporcionado anteriormente. Dicho esto, se puede esperar que los productos globales sean más útiles para los países que no tienen sus propios sistemas de monitoreo agrícola.
Un panorama completo de la metodología utilizada para producir los productos globales de WorldCereal de 2021 se puede consultar en esta publicación científica.
En resumen, los productos globales de WorldCereal se han generado en base a modelos de clasificación CatBoost basados en píxeles regionales (en caso de cultivos temporales) y globales (en caso de tipo de cultivo y riego), entrenados usando una combinación de características derivadas de los datos satelitales Sentinel-2, Sentinel-1 y Landsat 8 y algunos datos auxiliares como ubicación y un modelo digital de elevación. Los productos se producen al final de una cierta temporada de crecimiento, que a su vez se define por los calendarios globales de cultivos.
En el contexto de la segunda fase del proyecto, se están realizando varias mejoras a esta metodología inicial para no solo mejorar el rendimiento del modelo, sino también aumentar la generalización del método hacia otros tipos de cultivos. Estas mejoras implican un refinamiento de los calendarios globales de cultivos y un marco de clasificación mejorado que emplea una combinación de métodos de aprendizaje profundo de última generación en combinación con técnicas más tradicionales de aprendizaje automático.
Como se menciona en la sección de uso, la incertidumbre y la precisión de los mapas globales de 2021 dependen del área del mundo. Las áreas con campos grandes y donde había datos de entrenamiento disponibles, tendrán mayores precisiones que las áreas con campos pequeños, estacionalidad compleja y pocos o ningún dato de entrenamiento. Las precisiones también dependen del producto, donde la extensión temporal de los cultivos normalmente tendrá una mayor precisión que el producto de riego, siendo este último mucho más desafiante.
El enfoque de validación difirió de un producto a otro, dependiendo de la calidad y disponibilidad de conjuntos de datos de referencia que no se utilizaron para entrenar los modelos y, por lo tanto, estaban disponibles para la validación independiente. Para los cultivos temporales, los resultados de validación global tienen una precisión general del 97,8% con una precisión del usuario para las tierras cultivadas del 88,5% y una precisión del productor para las tierras cultivadas del 92,1%. Para los mapas de maíz a escala global, se alcanzó una precisión del usuario del 85,8% y una precisión del productor del 75,5%. Para los cereales, las cifras son ligeramente más altas con una UA del 93,6% y una PA del 77,7%. Más detalles sobre el enfoque de validación y los resultados se pueden encontrar en este manuscrito.
Aparte de los productos globales para el año 2021 y el nuevo conjunto de productos globales para un año aún por determinar, que se espera que se publiquen en 2026, actualmente no hay planes para producir sistemáticamente estos mapas globales con un intervalo de tiempo fijo. Sin embargo, el sistema de procesamiento basado en la nube de WorldCereal será completamente abierto, lo que permitirá a cualquiera generar estos productos para su área y año de interés. El sistema de procesamiento estará disponible a través del Ecosistema de Espacio de Datos de Copernicus, asegurando así la disponibilidad a largo plazo. Además, los flujos de trabajo de WorldCereal se incorporarán como un servicio en la oferta de la Red de Recursos (NoR) de la Agencia Espacial Europea, permitiendo a las partes interesadas solicitar patrocinio de la ESA para generar productos de WorldCereal.
Características Técnicas
Resolución espacial: 10m
Cobertura geográfica: Global
Cobertura temporal: 2021, 2024, 2025 (TBC)
Frecuencia de actualización: No se prevén actualizaciones globales consistentes. Sin embargo, el sistema de procesamiento abierto de WorldCereal permite a cualquiera generar productos de WorldCereal para una región, año y tipos de cultivos personalizados.
Guía Asociada o Manual del Usuario
https://esa-worldcereal.org/en
Descarga del Conjunto de Datos
Productos Globales de 2021: https://vdm.esa-worldcereal.org/
Datos de referencia in-situ: https://ewoc-rdm-ui.iiasa.ac.at/
Puntos de contacto para consultas
Kristof Van Tricht
WorldCereal Project Manager
Flemish Institute for Technological Research (VITO)
Mol, Belgium
Email: kristof.vantricht@vito.be
Zoltan Szantoi
WorldCereal Technical Officer
European Space Agency
ESA/ESRIN
Frascati, Italy
Email: Zoltan.szantoi@esa.int
