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Investigadores/as Institucionales

Caceres, LauraAutor (correspondencia)Rodriguez-Chueca, JorgeAutor o Coautor

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4 de febrero de 2026
Publicaciones
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Artículo
No

Comparative assessment of machine learning and band ratios for robust water quality assessment in inland waters

Publicado en: Remote Sensing Applications: Society and Environment. 41 101878- - 2026-01-01 41(), DOI: 10.1016/j.rsase.2026.101878

Autores:

Caceres, Laura; Rodriguez-Chueca, Jorge; Vicente, David J
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Afiliaciones

Canal Isabel II SAMP, Dept Environm Anal, Madrid 28003, Spain - Autor o Coautor
Ctr Int Metodes Numer Engn, Barcelona 08034, Spain - Autor o Coautor
Univ Politecn Catalunya BarcelonaTech UPC, Flumen Res Inst, Barcelona, Spain - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Escuela Tecn Super Ingn Ind, Dept Ind Chem & Environm Engn, Madrid 28006, Spain - Autor o Coautor
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Resumen

Remote sensing offers a valuable complement to traditional in situ monitoring for water quality in reservoirs, particularly under increasing pressures from eutrophication and climate change. This study integrates Sentinel-2 imagery with field data to estimate chlorophyll-a (Chla), cyanobacterial chlorophyll-a (Cyano), turbidity (Turb), and Secchi Disk Depth (SDD) in ten reservoirs in the Madrid region. Five modelling scenarios were tested: a semi-empirical band ratios (BR) model and four Random Forest (RF) machine learning (ML) models with different input combinations, including spectral bands, BR, trophic classification (via k-means), and seasonal variables (month-of-year sine and cosine). To ensure robustness with a relatively small dataset (N = 439), 100 random iterations were run per scenario. The semi-empirical model performed best for Turb (R2 = 0.86, RMSE = 1.89), while the most complete RF scenario (Scenario IV) yielded the highest accuracy for Chla (R2 = 0.54, RMSE = 10.66), Cyano (R2 = 0.59, RMSE = 6.90) and SDD (R2 = 0.77, RMSE = 1.01). Lower performance for Chla and Cyano was linked to data imbalance at high concentrations. Shapley Additive Explanations (SHAP) revealed trophic status and red/red-edge BR as the most influential predictors, highlighting the central role of nutrient enrichment, phytoplankton biomass and optical properties in shaping water quality, while seasonal variables further explained transparency patterns. These findings demonstrate the utility of integrating RS and ML for scalable and cost-effective water quality monitoring and provide insights into ecological processes in reservoir environments, supporting more informed water management strategies.
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Palabras clave

AlgorithmsChlorophyll-a concentrationFreshwaterImageryLakeMachine learningModelRandom forestReflectanceRemote estimationRemote sensingRetrievalScaleSentinel 2Spectra

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Remote Sensing Applications: Society and Environment debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia Scopus (SJR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2026, se encontraba en la posición , consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Geography, Planning and Development.

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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-04-06:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 2 (PlumX).
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (CÁCERES JIMÉNEZ, LAURA) .

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido CÁCERES JIMÉNEZ, LAURA.

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Reconocimientos ligados al ítem

We thank Canal de Isabel II S.A. M.P. and specially the technicians of Environmental Analysis Department for collecting and providing the water quality data. This work has been done in the framework of the "Aula CIMNE-UPM ETSII" agreement.
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