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La calidad del agua de lagunas de Cundinamarca ahora se
puede monitorear con drones especializados.
Fotos. Diego Joaquín Rugeles Martínez, magíster en Geomática de la UNAL. |
Con inteligencia artificial y drones detectan altos niveles
de contaminación en la laguna de La Herrera
agenciadenoticias.unal.- El modelo
reconoce en segundos y con una precisión de entre el 75 y 90 % el estado del agua, gracias a cientos de imágenes tomadas por el dron —a alturas de 90 a 200 m— que permiten mapear por completo las dos lagunas. Con ayuda de algoritmos de IA
se determinan parámetros como turbidez, nitratos y fosfatos, factores decisivos para establecer si un cuerpo de agua está contaminado o no.
Esa lectura desde el aire fue posible gracias a la investigación de Diego Joaquín Rugeles Martínez, magíster en Geomática de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), quien diseñó una metodología para evaluar la calidad del agua en cuerpos lénticos, como se les llama a las lagunas porque no presentan corrientes rápidas como los ríos.
Su trabajo responde a un problema frecuente en Colombia y en el mundo: cómo monitorear de manera rápida y económica los lagos y lagunas que abastecen a comunidades enteras, sostienen la biodiversidad y cumplen funciones esenciales en el equilibrio ecológico.
Hasta ahora la medición de la calidad del agua dependía de las muestras tomadas en puntos específicos y analizadas en laboratorio. Aunque el método es preciso resulta lento, costoso y limitado, pues no siempre refleja lo que ocurre en toda la laguna. La propuesta del investigador Rugeles supera esa barrera con drones equipados con cámaras que captan longitudes de onda invisibles al ojo humano y permiten estimar la concentración de contaminantes.
“Una sola prueba para medir la acidez del agua puede costar hasta 80.000 pesos; si se multiplica por los puntos de muestreo y se añaden otros parámetros el valor se dispara. Además los resultados pueden tardar entre 24 horas y 15 días según el lugar, lo que dificulta conocer la calidad real del agua en el momento de la medición”, explica el experto de la UNAL.
Tres parámetros que revelan la salud del agua
El estudio se enfocó en tres parámetros cruciales para determinar si el agua está contaminada o no: la turbidez (qué tan clara o turbia está el agua), los nitratos (asociados con el uso de fertilizantes y desechos orgánicos) y los fosfatos (nutrientes que, en exceso, disparan la proliferación de algas).
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En el estudio se tomaron muestras del agua para entrenar el algoritmo
con información precisa sobre la contaminación de cada lugar. |
Además, en las lagunas seleccionadas se recolectaron 30 muestras de agua que se analizaron en laboratorio, lo que permitió entrenar y validar los modelos de predicción, es decir, mostrarle los datos a un algoritmo de IA que aprende a identificar lo que es buena o mala calidad del agua según estos parámetros.
Para el procesamiento el investigador aplicó tres algoritmos de aprendizaje automático diseñados en el lenguaje de programación Python, todos implementados para encontrar relaciones ocultas entre las imágenes y los valores químicos. El algoritmo GBR (Gradient Boosting Regressor) fue el que mostró mejores resultados, con predicciones más estables y precisas.
Las imágenes mostraron que la laguna La Herrera registra niveles muy altos de turbidez y nutrientes, una evidencia de su deterioro por la escorrentía de las minas a cielo abierto dedicadas a materiales de construcción. Estos hallazgos coinciden con reportes previos de la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca y la Alcaldía de Mosquera. En contraste, la laguna de Ubaque, sometida a procesos de restauración y bajo protección ambiental, conserva valores bajos y un estado cercano al natural.
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Los drones se han convertido en una de las herramientas más
innovadoras para realizar monitoreos en agricultura, cuerpos
de agua y otros campos del conocimiento. |
La
turbidez permite determinar qué tantas partículas distintas a las de agua hay en la laguna, para el caso de la Herrera había cerca de 700 NTU (unidades nefelométricas de turbidez), mientras que en Ubaque el valor era de solo 3 NTU. Por otro lado
los nitratos, que en valores altos significan un ambiente ideal para bacterias como Eschericia coli y para otros parásitos y ambientes patógenos, en el caso de La Herrera llegaba a 70 miligramos por litro de agua (mg/L), mientras que en Ubaque solo a 6 mg/L.
El dron no “ve” el agua como nosotros, sino que registra la luz que esta refleja en distintos colores, incluso en rangos invisibles al ojo humano. Cuando hay turbidez o exceso de nutrientes como nitratos y fosfatos, la forma en que el agua refleja la luz cambia: se vuelve más brillante en ciertas longitudes de onda y más opaca en otras. Esas variaciones, imperceptibles para nosotros, quedan registradas en imágenes multiespectrales que, con ayuda de algoritmos de IA, se traducen en valores concretos de turbidez y concentración de nutrientes.
Un diagnóstico ambiental rápido y confiable
El hallazgo más importante no se limita a esas dos lagunas. La investigación demostró que la calidad del agua se puede “leer” desde el aire, con una tecnología que ahorra tiempo y dinero frente a los métodos convencionales, y que además permite generar mapas completos de contaminación, no solo datos aislados de algunos puntos.
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En cuestión de segundos y de manera automatizada, la herramienta permite
determinar la calidad del agua de una laguna. |
En total se tomaron más de 800 imágenes con el dron en casi 10 vuelos que cubrieron toda la extensión de las lagunas. Esto es innovador, pues hasta el momento en el país no se había implementado un modelo de este estilo para medir la calidad del agua.
El investigador Rugeles explica que “la utilidad práctica es enorme, de hecho ya se está aplicando en tiempo real en el humedal Córdoba, al noroccidente de Bogotá, en la localidad de Suba, en un proyecto denominado “Sistema de monitoreo de calidad del agua para humedales de Bogotá a partir de inteligencia artificial”.
Con este avance, la UNAL les entrega a las entidades encargadas de proteger estas lagunas la posibilidad de monitorear las aguas de manera novedosa y precisa, pues el algoritmo tiene un 90 % de precisión, lo cual lo hace fiable y complementario a las pruebas de laboratorio.
La investigación muestra que el método es crucial para enfrentar la eutrofización, un fenómeno que afecta a la mayoría de las lagunas y ríos en Colombia y que ocurre cuando el exceso de nutrientes genera proliferación de algas, pérdida de oxígeno y muerte de peces y otros organismos, produciendo un desequilibrio en el ecosistema.
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| Diego Joaquín Rugeles Martínez, magíster en Geomática de la UNAL. |
“La contaminación de la laguna de La Herrera
restringe el uso que los habitantes del municipio les podrían dar a sus aguas, las cuales se podrían utilizar para actividades agrícolas o como agua potable. Por ello urgen medidas que recuperen este importante afluente, que se ve contaminado por los sedimentos que llegan desde el río Bojacá”, afirma el magíster.
Los drones, asociados hasta hace poco especialmente con la fotografía aérea o la agricultura de precisión, ahora se consolidan como aliados de la salud pública y de la conservación, capaces de convertir un simple vuelo en un diagnóstico de los ecosistemas acuáticos.
