Por Mariana Lanfranco

“Hoy en día puedo decir que soy una científica de datos geoespaciales que se dedica a temas ambientales”, afirma Priscilla Minotti al referirse a los distintos recorridos que tuvo en su carrera de investigación. Cuando se formó como bióloga en la Universidad de Buenos Aires aún no existía una oferta académica específica sobre datos geoespaciales. “Siempre me interesó entender el ambiente desde un punto de vista espacial, no sólo en cuanto al espacio más allá de la tierra sino en relación con el movimiento de las especies: cómo se mueven, porque están donde están, cómo van colonizando nuevos ambientes”.

Fiel a su idea de cómo estudiar el ambiente, Minotti realizó una maestría en la Universidad de Oregon (EEUU) sobre Geotecnologías, un tema poco desarrollado en ese momento en nuestro país. “La ciencia de datos espaciales, como todas las disciplinas, se fue consolidando a través de distintas líneas”, cuenta la investigadora, quien actualmente está finalizando el doctorado en Geomática y Sistemas Espaciales en el Instituto Gulich.

Minotti dirige junto a Patricia Kandus el Laboratorio de Ecología, Teledetección y Ecoinformática (LETyE) del 3iA. Sus temas de investigación se enfocan en la teledetección de paisajes de humedales de la cuenca del Plata, su variabilidad ambiental y la provisión de servicios ecosistémicos, en particular como hábitat para peces. Además, es docente de la Ingeniería Ambiental de la UNSAM en las materias Evaluación del Impacto Ambiental y Sistemas de Información Geográfica. En esta última, se les brinda a lxs estudiantes los conocimientos básicos del software de ciencia de datos geoespaciales para que puedan desarrollar su propio proyecto.

 

 

 

 

 

 

 

Ciencia de datos y humedales

 Ni bien egresó de la carrera de Biología, Minotti se enfocó en la evaluación del impacto ambiental en ambientes acuáticos. Comenzó a trabajar con la Dra. Inés Malvárez (FCEyN, UBA) en la línea de los humedales, un tema emergente a mediados de los ‘80. “Tomamos el Delta como lugar de investigación científica, que era prácticamente un vacío de conocimiento. Recién se comenzaba a trabajar en teledetección y en sistemas de información geográfica”.

Hasta ese momento, los ecosistemas de humedales no habían tenido demasiada atención. Minotti se formó junto a un incipiente equipo de investigadores, entre lxs cuales estaban Patricia Kandus y Rubén Quintana, que hoy en día son referentes en el tema. “Empezamos a trabajar entendiendo que la topografía, la vegetación y el agua generan un marco en el ambiente, en donde todo lo demás va confluyendo y va interactuando. La idea del paisaje como elemento unificador en ecología”.

Como aún no contaban con un sistema de software para procesar datos ni computadora con buena capacidad, armaban su propio sistema de información geográfico de una manera manual, con hojas cuadriculadas que luego volcaban a las planillas de cálculo. “Tampoco teníamos software de imágenes, así que usábamos fotos impresas en papel y sobre ellas hacíamos un cuadriculado marcando las líneas de los minutos de latitud y longitud. Sobre esas planillas caseras volcábamos la información”, recuerda Minotti.

Más adelante Minotti comenzó a usar ciencia de datos, o sea a aplicar programación y enfoques de aprendizaje automático para analizar los datos de las imágenes satelitales. Esto puede aplicarse tanto para extraer información sobre las características de los humedales como para generar modelos que predicen su distribución. Hoy en día casi todas las computadoras tienen la capacidad de procesar las imágenes satelitales para extraer información del territorio observado.

 

 

 

 

 

 

 

Aplicar la ciencia de datos geoespaciales al estudio del ambiente

“La ciencia de datos geoespaciales nos permite estudiar las variables responsables del funcionamiento de los distintos ambientes y su evolución en el tiempo”, explica Minotti. Los datos son los que guían el análisis: “tengo determinadas variables y veo que me dicen de su relación entre ellas; no le impongo una relación. Esa es la principal diferencia con el planteo estadístico tradicional, en el cual se ajustan funciones matemáticas definidas a los datos temporales”, detalla. “El foco está en los datos, no en la forma de la función”.

La ciencia de datos puede aplicarse a cualquier disciplina. Hay una variedad infinita de formas de análisis que se pueden realizar con sonido, texto o imágenes. ”Si los datos provienen de imágenes satelitales, son datos geoespaciales, y los voy a ir trabajando con “recetas” propias para datos geoespaciales”, aclara la investigadora.

Usando el enfoque de ciencia de datos se puede conocer no solo cómo están configurados los distintos ambientes de un paisaje sino también cómo funcionan. De acuerdo a lo que se está estudiando, el foco estará puesto en distintos aspectos, por ejemplo en cómo funciona un ambiente a nivel productivo, hidrológico, etc. “Como estudio los humedales, me interesa saber cómo funciona el agua en esos lugares: dónde hay más o menos agua, por cuánto tiempo, si está fluyendo o no, entre otras cosas. Extraigo esa información de las imágenes satelitales, pero también obtengo datos del trabajo de campo”. Minotti resalta que la ciencia de datos permite integrar información proveniente de las imágenes con información obtenida en las mediciones en el lugar. “Es posible trabajar al mismo tiempo con una gran cantidad de datos extraídos de distintas fuentes”.

A modo de ejemplo, para el análisis de un paisaje verde (bosque o pradera, etc.), se puede hacer foco en la fotosíntesis como variable.  Las imágenes satelitales permiten distinguir la información proveniente del terreno en distintas regiones del espectro, pero se hace foco en ciertas longitudes de onda. En el infrarrojo cercano refleja en forma diferencial la superficie fotosintética de las hojas. “Si lo miramos en distintos momentos podemos ver cuánto se refleja en el infrarrojo en relación con el rojo, que es lo que absorbe la clorofila. Observando esas dos longitudes de onda podemos tener una idea de si esa superficie está fotosintetizando o no, o si lo está haciendo más que otra superficie”, explica la investigadora. Además, se puede ir siguiendo en el tiempo ambas longitudes y ver cómo funciona en esa superficie verde, es decir cómo se fotosintetiza a nivel paisaje. Pero ésta es sólo una variable de las tantas que permite analizar la teledetección.

 

 

 

 

 

 

 

Los datos satelitales como indicadores del estado del ambiente

 Algunas imágenes de radar permiten generar modelos detallados de elevación digital que representa el relieve en 3D.  “Allí identificamos zonas más altas y más bajas. Si contamos con medidas en las zonas altas y en las zonas bajas, podemos preguntarnos qué pasa con el movimiento del agua entre medio, empezamos a encontrar vínculos en el paisaje; le agregamos la vegetación natural encima, los usos del suelo, etc. Así podemos entender como están configurados espacialmente los paisajes”, explica Minotti. “Si le incorporamos su funcionamiento (fotosíntesis, hidrología) y los cambios en el uso del suelo, es posible hacer una prospectiva de ese ambiente”.

Los datos satelitales brindan información sobre el estado del hábitat de muchos organismos. Estos datos se utilizan para hacer modelos de distribución de especies: a partir de los lugares donde vive una especie, y teniendo características del ambiente, se pueden buscar todos los lugares que coinciden con ese perfil. A veces los hábitats se modifican por distintas causas: la construcción de una represa, la generación de nuevos cultivos o incluso debido al cambio climático. Esos sitios se vuelven muy aptos para ciertas especies y poco aptos para otras. Con lo cual, se esperan modificaciones en la composición de especies. “Mediante los mapas de variables tenemos la nueva configuración del ambiente, con nuevos ecosistemas”, explica Minotti. “A veces esa nueva configuración es buena para las especies, y se pueden mover y distribuir naturalmente. Pero si el hábitat disponible se reduce demasiado, esa especie pasa a considerarse vulnerable y digna de ser protegida”.

Trabajar en red

 Hace algunos años los sistemas de información geográfica empezaron a tomar mucho auge tanto en el ámbito público como privado.  Esto le permitió a Minotti desempeñarse en ambos sectores, trabajando en el diseño de sistemas de información espacial. En el ámbito privado colaboró en temas de ingeniería forestal y estadistas en el diseño de redes de agua potable: “me dedicaba a conectar las líneas para que fluya el agua; era como atar nudos entre las distintas disciplinas”.  En el ámbito público participó de la creación del Primer Inventario Nacional de Bosques Nativos. la investigadora estuvo a cargo de realizar, junto a otrxs investigadorxs, el diseño conceptual del Inventario Nacional de Humedales.

Tal vez porque en un comienzo fue difícil encontrar con quien desarrollar esta ciencia incipiente, hoy en día Minotti valora tanto el trabajo colaborativo. Actualmente forma parte de varios colectivos, entre ellos RLadies. Se trata de una comunidad internacional de mujeres científicas que utilizan R, uno de los programas de ciencia de datos. Allí se desempeña como organizadora de RLadies Buenos Aires, una red muy activa que pone en agenda temas de género vinculados al trabajo de las mujeres en tecnología.

La propia disciplina de datos espaciales facilita el trabajo en red, ya que al utilizar un código determinado para el análisis, permite que otras personas que utilizan ese código con el mismo set de datos puedan llegar al mismo resultado. “La ventaja es que se puede repetir el mismo esquema pero con los propios datos, entendiendo la secuencia del análisis que se hizo”, resalta Minotti. ”Se trata de una ciencia que busca ser reproducible”.

 

 

 

 

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