Analysis of surface roughness in agricultural soils using in-situ measurements and remote sensing techniques

Resumen

La rugosidad superficial del suelo es una variable que representa las variaciones micro-topográficas en la elevación de la superficie del suelo. En zonas agrícolas, la rugosidad superficial está directamente relacionada con la labranza, cuya acción afecta las propiedades físicas de los suelos y determina la ocurrencia y el destino de varios procesos como el almacenamiento superficial, la infiltración, etc. Al mismo tiempo, la rugosidad también afecta la retrodispersión de las microondas en la superficie del suelo y determina el coeficiente de retrodispersión observado por los sensores radar. Como resultado, la rugosidad superficial del suelo ha sido estudiada desde diferentes campos de la ciencia, abordando diferentes cuestiones como el uso de técnicas de medición, la parametrización y las técnicas de análisis. En esta tesis, se han llevado a cabo diferentes análisis con el objetivo de abordar estas cuestiones. Por un lado, se ha realizado una evaluación detallada de los diferentes parámetros de rugosidad propuestos en la literatura. En total, se han analizado 21 parámetros de rugosidad (divididos en cuatro categorías), evaluando su correlación e identificando los parámetros que mejor hayan separado las diferentes clases de rugosidad. Por otro lado, se ha analizado la influencia de la escala en la medición de la rugosidad sobre la retrodispersión radar. Este análisis se ha centrado en diferentes aspectos como la longitud del perfil, el filtrado de la rugosidad de alta y baja frecuencia, y el tamaño de la muestra. Para cada una de estas cuestiones se ha analizado la correlación de los parámetros de rugosidad con el coeficiente de retrodispersión observado y el grado de ajuste con diferentes modelos de retrodispersión. Por último, se ha abordado la caracterización de la rugosidad superficial en suelos agrícolas mediante diferentes técnicas de medición in-situ. El perfilómetro láser (2D), el láser escáner terrestre (3D) y la técnica “Structure from Motion” han sido utilizados para medir la rugosidad superficial en diferentes parcelas experimentales que han representado diferentes condiciones de rugosidad. En este análisis han sido evaluados los grados de ajuste entre las técnicas y la sensibilidad de los parámetros de rugosidad a cada una de las técnicas. Se espera que los resultados obtenidos durante la realización de esta tesis doctoral contribuyan a un mejor entendimiento sobre el fenómeno de la rugosidad superficial en suelos agrícolas.