Las estimaciones precisas del área cultivada, la distribución de los tipos de cultivos y las prácticas de riego desempeñan un papel esencial en la orientación de las 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 mundial sigue siendo un gran desafío. Los primeros mapas globales de cultivos carecían de detalle espacial o de actualizaciones regulares. Por esta razón, la Agencia Espacial Europea (ESA), en colaboración con actores del ámbito agrícola mundial como GEOGLAM y la FAO, ha lanzado el proyecto WorldCereal, cuyo objetivo es 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 a 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 generó un mapa global de extensión temporal de cultivos para todo el año, seguido de máscaras específicas por temporada para tipo de cultivo, riego y tierras cultivadas activas, hasta 3 temporadas de crecimiento globales (una temporada principal de cereales, una principal de maíz y una segunda opcional de maíz). Los productos de tipo de cultivo incluyen maíz, cereales de invierno y cereales de primavera, donde los “cereales” se definen como la combinación de trigo, cebada y centeno. Más información sobre las definiciones exactas y el acceso a los productos puede encontrarse en esta página.
Figura 1: Producto global de extensión temporal de cultivos de WorldCereal para 2021, remuestreado a una resolución de aproximadamente 0,004°. Cada píxel contiene un valor 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 suele ser la principal limitación en las aplicaciones de mapeo de cultivos locales y globales, esta base de datos en constante crecimiento será clave para fortalecer las capacidades de mapeo agrícola mundial. 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.Un último componente clave y a menudo limitante en el mapeo global de cultivos es el conocimiento preciso del número y la temporalidad de las temporadas de crecimiento en cada lugar del planeta. 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.
La Fase II de WorldCereal tiene como objetivo transformar el prototipo inicial en un sistema de procesamiento en la nube completamente accesible, con herramientas de clasificación más genéricas y personalizables para el mapeo agrícola local y regional (véase la Figura 3). Los objetivos adicionales incluyen demostrar la precisión del sistema para el monitoreo de la seguridad alimentaria, ampliar su adopción por la comunidad y generar nuevos productos globales estacionales de tipos de cultivos. El proyecto WorldCereal inició su segunda fase de tres años en diciembre de 2023.
Figura 3: Principales características y componentes del sistema de mapeo de cultivos WorldCereal.La nueva serie de productos globales abarcará maíz, cereales de invierno, cereales de primavera, trigo, cebada, centeno, sorgo, mijo, girasol, colza y soja. Además, cualquier usuario podrá utilizar el sistema en la nube para generar productos totalmente personalizados en función del área, la temporada de crecimiento y los tipos de cultivos. Una serie de casos de uso regionales en Zambia, Brasil e India mostrará el potencial de esta herramienta para el monitoreo de la seguridad alimentaria. A lo largo del proyecto se organizarán múltiples eventos de capacitación en línea y presenciales, para enseñar cómo utilizar el sistema WorldCereal en aplicaciones de monitoreo agrícola de nivel local a global.
Más información sobre esta segunda fase del proyecto está disponible en esta página web. Si desea recibir notificaciones sobre el progreso del proyecto o las próximas actividades de formación, por favor suscribirse al boletín informativo.
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.
Los usuarios del sistema de procesamiento WorldCereal pueden beneficiarse libremente de la amplia base de datos de referencia armonizada disponible en el Módulo de Datos de Referencia de WorldCereal. También pueden añadir sus propios datos privados para ajustar los modelos y mejorar el rendimiento en sus áreas y cultivos de interés. Compartir los datos de referencia con el consorcio WorldCereal es alentado, pero no obligatorio.
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 la segunda fase del proyecto se están implementando mejoras para aumentar el rendimiento y la generalización del método, incluyendo un refinamiento de los calendarios globales (más allá del maíz y el trigo) y un marco de clasificación mejorado que emplea el potente modelo fundacional geoespacial Presto, desarrollado conjuntamente con NASA Harvest, en combinación con un enfoque CatBoost ligero, ofreciendo robustez y flexibilidad. Obtenga más información sobre cómo se pueden calcular y utilizar las incrustaciones de Presto aquí.
Como se mencionó anteriormente, la incertidumbre y la precisión de los mapas globales 2021 dependen de la región. 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.
Además de los productos globales 2021 y el nuevo conjunto previsto para 2026, el sistema de procesamiento en la nube de WorldCereal será completamente abierto, permitiendo a cualquier usuario generar productos personalizados para una región y año de interés. El sistema estará disponible a través del Ecosistema de Espacio de Datos de Copernicus, lo que garantizará su sostenibilidad a largo plazo. Además, los flujos de trabajo de WorldCereal se han integrado como un servicio dentro 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
