MAPEO DE LA SUPERFICIE DE AGUA: SÍNTESIS DEL MÉTODO

Aquí presentamos una síntesis del método desarrollado y aplicado por MapBiomas Agua. Para mayor información de los detalles metodológicos entre al ATBD (Documento Base de la Teoría del Algoritmo) en este LINK.

Presentación

MapBiomas Agua Venezuela tiene como objetivo principal mapear y analizar la dinámica espacio-temporal de la superficie de agua superficial, líquida y sólida, en todo el territorio nacional, a escalas mensual y anual, para el período comprendido entre 2000 y 2024. Este esfuerzo forma parte de la iniciativa regional MapBiomas Agua – RAISG y contribuye a la generación de información consistente, comparable y de acceso público para apoyar la gestión sostenible de los recursos hídricos, la investigación científica y la toma de decisiones.

Los productos generados están disponibles de forma abierta a través de la plataforma web de MapBiomas Venezuela, lo que permite su consulta, visualización, análisis y descarga en distintas unidades territoriales y escalas temporales.

Organización y base de datos 

En Venezuela el desarrollo metodológico, la adaptación de algoritmos y la validación de resultados de la iniciativa MapBiomas Agua, fueron realizados por especialistas nacionales, con la participación de organizaciones con amplia experiencia en conservación, monitoreo ambiental y gestión del territorio.

La serie histórica mensual de superficie de agua fue reconstruida a partir de imágenes satelitales Landsat procesadas en la plataforma Google Earth Engine, asegurando consistencia espacial, temporal y metodológica a lo largo de todo el período analizado.

Productos generados

MapBiomas Agua Venezuela produce los siguientes conjuntos de datos:

• Mapas mensuales: proporciona la superficie de agua para cada mes del año.
• Mapas anuales: orresponde a la cobertura anual mapeada para todo el territorio venezolano. Los datos abarcan el período 2000 – 2024 y presenta la presencia de agua 
• Frecuencia de agua: proporciona información anual sobre la persistencia de la superficie de agua en el territorio venezolano.
• Cuerpos de agua anuales: presenta la clasificación detallada de los cuerpos de agua en Venezuela, mostrando las diferentes categorías según su origen y uso, incluyendo cuerpos de agua naturales (ríos, lagos, océanos y lagunas de origen glaciar) y antrópicos (embalses para abastecimiento de agua potable, riego, uso mixto, hidroeléctricas, acuicultura, extracción de petróleo y gas, minería y otros usos).

Estos productos se integran en un panel interactivo (dashboard) que incluye mapas, gráficos, estadísticas y herramientas de análisis, así como acceso a la descarga directa de los datos y mapas.

Método

El mapeo de la superficie de agua en Venezuela se basa en un enfoque de clasificación a nivel subpíxel, denominado Surface Water Subpixel Classifier (SWSC), complementado con reglas de decisión, lógica difusa y procedimientos de post-clasificación. Este enfoque permite una detección más precisa del agua superficial, incluso en píxeles mixtos y en ambientes complejos como humedales, ríos de planicie y embalses, ver figura 1.

Figura 1. Etapas del proceso de clasificación de la superficie y los cuerpos de agua en Venezuela.

Preprocesamiento

Se utilizaron imágenes del archivo Landsat disponibles en Google Earth Engine, correspondientes a los sensores TM, ETM+ y OLI, con una resolución espacial de 30 metros. Las imágenes fueron seleccionadas considerando criterios de calidad radiométrica y cobertura de nubes, y se empleó la colección ortorrectificada a superficie para garantizar consistencia geométrica y espectral.

Clasificación de la superficie de agua

El clasificador SWSC utiliza fracciones espectrales derivadas del Análisis de Mezcla Espectral (SMA), en particular las fracciones de sombra (Shade), vegetación verde (GV), suelo (Soil) y nubes (Cloud). A partir de estas fracciones, se aplican reglas jerárquicas de decisión binaria y reglas independientes basadas en lógica difusa, que asignan a cada píxel un grado de pertenencia (membership) a la clase agua.

Los valores de membership, que oscilan entre 0 y 1, se agregan temporalmente para cada mes, utilizando estadísticas robustas, y se clasifican mediante umbrales definidos empíricamente para generar los mapas mensuales de superficie de agua (Ver figura 2).

Posteriormente, se aplican procedimientos de post-clasificación orientados a:

• Restaurar falsos negativos,
• Eliminar falsos positivos asociados a sombras u objetos oscuros,
• Rellenar vacíos causados por nubosidad o ausencia temporal de observaciones, mediante reglas basadas en la probabilidad intraanual y la mediana histórica mensual.

Figura 2. Proceso de clasificación mensual.

Clasificación anual y frecuencia de agua

A partir de los mapas mensuales, se generan los mapas anuales de superficie de agua, incorporando información de frecuencia de ocurrencia. En este proceso, se diferencian cuerpos de agua permanentes (presencia igual o superior a seis meses en el año) y estacionales (presencia entre uno y cinco meses).

Asimismo, se calcula la frecuencia de detección de agua a lo largo de toda la serie histórica, lo que permite identificar patrones de persistencia y variabilidad hidrológica.

Clasificación de los cuerpos de agua

La clasificación de los cuerpos de agua se realiza utilizando información derivada del mapeo anual de agua permanente, incluyendo la primera y última ocurrencia anual, la frecuencia histórica y la frecuencia anual de cada objeto. Estos datos se organizan en estructuras matriciales y se segmentan mediante un algoritmo de segmentación orientado a objetos.

Los segmentos resultantes son clasificados utilizando el algoritmo Random Forest, incorporando variables morfológicas, temporales y contextuales. Los cuerpos de agua se clasifican en categorías naturales y antrópicas, incluyendo hidroeléctricas, minería, acuicultura y otros usos. Adicionalmente, se incorpora una clase de falsos positivos para corregir sobreestimaciones persistentes.

El proceso se complementa con filtros espaciales y temporales, el uso de datos auxiliares temáticos y la revisión experta mediante muestreo adicional y delineación manual de polígonos en áreas críticas.

Figura 3. Flujo metodológico de clasificación de los cuerpos de agua en Venezuela.