Mostrando entradas con la etiqueta precisión. Mostrar todas las entradas
Mostrando entradas con la etiqueta precisión. Mostrar todas las entradas

viernes, 7 de junio de 2024

Aves migratorias: estadística ofrece mayor precisión sobre el cambio en sus vuelos

 Estudios clásicos de esta disciplina no han considerado cómo cambia de principio a fin el vuelo de aves como el águila calva, ignorando variables como el clima, la presión o la humedad que influyen en él. Un experto en Estadística de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) mejoró y ajustó la metodología mediante una técnica llamada “puentes estocásticos”, y ahora no habría problema para tener en cuenta estos factores.

El desarrollo fue propuesto por el investigador Jhonier Sebastián Rangel Gutiérrez, magíster en Estadística de la UNAL, quien estimó los cambios que forman parte del concepto de volatibilidad, de una manera novedosa y más precisa que en las concepciones convencionales que analizan el fenómeno.

Para entender su propuesta es necesario comprender que los puentes estocásticos son modelos estadísticos que se utilizan en disciplinas como la matemática y la física para describir un proceso de inicio y fin, o sea cómo se comporta un fenómeno que tiene un valor fijo, en este caso el desplazamiento de un ave del punto A al punto B, y los cambios en su vuelo desde que parte.

Sin embargo, según el enfoque aplicado, el movimiento se puede medir mejor: con el clásico, llamado puente browniano, se mide el vuelo de las aves como una variable independiente, o sea estableciendo que su vuelo va cambiando por sí solo, mientras en el enfoque implementado de puentes brownianos fraccionarios se incluyen parámetros que permiten tener un panorama más amplio de lo que ocurre, como por ejemplo el viento, la presión o el clima.

Los enfoques brownianos deben su nombre al médico Robert Brown, reconocido por descubrir en el siglo XVIII el movimiento de agitación que tienen las partículas en el agua; sin embargo en su momento no pudo explicar el porqué del fenómeno y su estudio fue asumido por científicos como Albert Einstein y otros investigadores que fueron transformando su concepción.

Por otro lado, el tema de las aves migratorias es tanto fascinante como urgente para tener mejores planes de conservación de las especies, con una medición puntual de cómo está influyendo el cambio climático en sus trayectorias, algo que este modelo estadístico puede hacer de manera inédita y abierta al público.

En Colombia se registran 275 especies de aves migratorias, de las cuales 154 provienen de Norteamérica, lo que significa que este territorio es un punto estratégico para su vida y curso natural, pues de manera casi obligatoria deben sobrevolarlo y recorrerlo.

Según el experto, el modelo teórico y de simulación analiza las ecuaciones diferenciales, una parte de la matemática que describe cómo cambia una función en relación con una o más variables independientes; su objetivo principal es determinar el cambio, o sea que su carácter es estocástico.

Después del análisis se modelaron los cambios de las aves migratorias en el lenguaje de programación Rstudio, con un examen de lo que ya se había registrado en la literatura, como por ejemplo en estudios de 2021 sobre el águila calva, en los que el autor se percató de que cuando inicia su vuelo hay un cambio importante en el tránsito del movimiento que no está determinado por sí mismo.

Lo anterior se puede explicar de manera sencilla con el siguiente ejemplo proporcionado por el experto: “si ponemos 50 palomas en una caja, y a 10 m de distancia ponemos maíz, los movimientos de los animales no variarán mucho, pero si las sacamos de ahí su comportamiento será diferente, y eso es lo que ocurre con la volatibilidad de procesos estadísticos”.

Un concepto clave en el proceso es el índice de Hurst, parámetro estadístico que se mide con valores entre 0 y 1: los cercanos a 0 se toman como un evento poco predecible, y en el caso contrario como predecible o estimable. En el caso de las aves, incluirlo da luces sobre la dirección en que se mueven, o de si es más difícil seguir su trayectoria.

Además el investigador Rangel asegura que “el método estadístico también se puede aplicar al mundo bancario y financiero –de hecho es en el que más se ha implementado–, ya que ayuda a estimar el flujo de dinero que entra y sale cada día, por ejemplo del dólar; y también en el estudio de la cantidad de partículas que hay en una sustancia al mezclarla con algún químico, lo cual ocurre en la industria de las pinturas y los materiales, en la que se busca que la composición sea estable y duradera”.


El desarrollo y ajuste propuesto tienen una aplicabilidad muy grande y sería un primer paso para seguir contrarrestando el efecto que fenómenos como el cambio climático tienen en el medioambiente y en la vida de las aves migratorias, que son clave en el control de plagas en cada territorio

 Este trabajo contó con el apoyo del profesor Viswanathan Arunachalam, del Departamento de Estadística de la UNAL.






viernes, 12 de marzo de 2021

Programa detectaría con mayor precisión zonas deforestadas del país

 Este programa computacional, que recibe e interpreta las fotos de Google Maps, muestra un plano detallado de la zona en estudio que permitiría predecir el clima, detectar cambios en cultivos agrícolas y monitorear el avance de la deforestación, entre otras variables.

La herramienta tecnológica fue diseñada por la ingeniera electrónica Mónica Yolanda Moreno Revelo, de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, quien asegura que el procesamiento de imágenes satelitales a partir de técnicas computacionales es una herramienta útil para monitorear de manera más detallada distintas zonas del país.

La aplicación, que inicialmente se hizo para computadores por medio de los lenguajes Python y Mathlab, se probó en El Rosario (Nariño) y Campo Verde (Brasil). Esta procesa el mapa de la zona analizada y con colores muestra los tipos de coberturas y los cambios, por ejemplo si hubo deforestación o si antes existieron árboles en esa zona.

La técnica propuesta permite analizar una imagen por pixeles (unidades de color) y ver la presencia de una cobertura en un cultivo. “Se trata de clasificar estas imágenes, ya que una inspección visual sería muy ardua y costosa porque necesita trabajos de campo; además el análisis humano no es tan preciso como la técnica computacional”, subraya.

Así mismo se pueden identificar los tipos de cultivos y tener la información de la producción que habrá haciendo un análisis para proyectar cómo van a variar los cultivos en el futuro, sabiendo si el terreno es el adecuado o si se cultiva lo mismo en grandes cantidades, con el fin de ayudar a disminuir el impacto ambiental.

“Analicé una zona sin tantas nubes y la idea es proporcionar herramientas que le sirvan al Ideam o a organizaciones del medioambiente”, asegura la ingeniera, quien busca aportar al desarrollo de su región.

Aplicación de las pruebas

Las pruebas se adelantaron sobre dos bases de datos. La primera, sobre 11 cultivos diferentes (soya, maíz, algodón, sorgo, fríjol, cultivos no comerciales, pasto, eucalipto, suelo, césped y cerrado) de regiones de Brasil, y la segunda en coberturas boscosas nariñenses que representaron un reto por estar cubiertas en su mayoría por nubes.

En Campo Verde se adquirieron las imágenes del satélite Sentinel, se tomaron 16 imágenes entre 2015 y 2016, y con la ayuda de un intérprete experto se etiquetó la base de datos en 11 clases diferentes para 513 zonas y un total de 679.355 pixeles.

Para El Rosario se recurrió al Landsat 8 y se trabajó con datos adquiridos entre 2013 y 2019; se identificaron seis grupos: vegetación herbácea, bosques, cultivos, zonas urbanizadas, pastos y zonas sin vegetación, pero se analizaron solo bosque y suelo.

A estas bases les siguió un preprocesamiento, filtrado, agrupación de imágenes, reconversión, recorte y conversión de niveles digitales. Una vez aplicados los colores, se conocieron los mapas que expusieron el proceso de transformación de cada territorio, como la aparición de la deforestación o territorios regenerados.

Como apunte final, la investigadora planteó que aunque en el municipio de El Rosario se notaron zonas deforestadas, la información es limitada y se requiere de más etiquetas para corroborar los resultados obtenidos. Su propuesta es realizar un nuevo trabajo aplicando estas técnicas para conocer el índice de deforestación en todo el departamento de Nariño.