¿QUÉ ES LA AGRICULTURA DE PRECISIÓN?

Los vehículos aéreos no tripulados (UAS/RPAS), se han desarrollado en los últimos años como

una nueva plataforma tremendamente versátil para la adquisición de imágenes remotas con

multitud de aplicaciones en Agricultura de Precisión.

Este sistema agrícola persigue utilizar los inputs (ej.: herbicidas, fertilizantes, riego) en el sitio y

momento adecuados.

La agricultura de precisión es el manejo diferenciado de los cultivos utilizando para ello

diferentes herramientas tecnológicas (GPS, Sensores planta-clima-suelo e imágenes

multiespectrales provenientes tanto de satélites como de UAS/RPAS), a partir de este

manejo diferenciado del cultivo podremos detectar la variabilidad que tiene una

determinada explotación agrícola, así como realizar una gestión integral de dicha

explotación.

En términos generales se puede considerar que la gestión localizada de un cultivo está definida

por un ciclo de cuatro fases:

1. Monitorización, es decir, detección y mapeo de las variables que interesan en cada

momento (ej.: Infestaciones de las malas hierbas o presencia de zonas infectadas por

hongos);

2. Toma de decisiones y elaboración del mapa de tratamientos en función del mapa

obtenido de la variable de interés (fase denominada también planificación de la

actuación: que aplicar, como, cuando y donde);

3. Actuación en campo o ejecución del manejo localizado que se ha decidido;

4. Evaluación de la rentabilidad (económica y medioambiental) de las operaciones

realizadas en el cultivo para programar acciones el año siguiente. La finalidad de todo

esto es la obtención de mayores rendimientos (económicos, medioambientales,

sociales…etc.).

¿CÓMO LO HACEMOS?

TELEDETECCIÓN

La teledetección es un modo de obtener información acerca de objetos tomando y analizando

datos sin que los instrumentos empleados para adquirir los datos estén en contacto directo

con el objeto.

FUNDAMENTOS

a. Fuente de radiación. La luz solar es la forma más importante de teledetección, pues es la principal fuente de energía del planeta. El sol ilumina la superficie terrestre, que refleja esa energía en función del tipo de cubierta presente sobre ella. Este flujo reflejado se recoge por el sensor (cámara multiespectral y térmica) situado en la plataforma (drone, satélite o avioneta), que posteriormente será procesado.

b. Objetos que interaccionan con la radiación o la emiten (vegetación, suelo, estructuras).

c. Atmósfera por la que se desplaza la radiación, tanto desde la fuente hasta el objeto como desde el objeto hasta el receptor. La atmósfera también interactúa con la radiación, introduciendo igualmente perturbaciones en ella.

d. Receptor que recoge la radiación una vez ésta ha sido perturbada o emitida por los objetos. El receptor va a generar como producto final una imagen en cuyas celdas se va a contener un valor que indica la intensidad de la radiación. Estos valores son valores enteros que indican el nivel de dicha radiación entre una escala definida (habitualmente valores entre 1 y 256), y se conocen dentro del ámbito de la teledetección como Niveles Digitales.

La energía electromagnética que recibe la superficie terrestre, sufre diferentes procesos. Una

parte puede ser reflejada y el resto penetra en los elementos de la superficie terrestre a través

de ondas refractadas que pueden ser absorbidas o transmitidas, dependiendo de la naturaleza

de los objetos y de la longitud de onda de la energía. Por otra parte, la energía absorbida es

posteriormente devuelta en forma de energía emitida por los objetos, aunque dicha emisión

se produce en otras longitudes de onda (generalmente más largas) dependiendo, como ya

hemos visto, de su temperatura. Aplicando el principio de la conservación de la energía

podemos decir que:

Energía incidente = Energía reflejada + Energía absorbida + Energía transmitida

¿CÓMO PODEMOS DISTINGUIR DIFERENTES ELEMENTOS?

Las proporciones de energía reflejadas, absorbida y transmitida varían para cada objeto, lo

cual nos permite discriminarlos con los sistemas de teledetección. Igualmente, para un mismo

objeto las mencionadas proporciones varían con diferentes longitudes de onda, con lo que dos

objetos pueden ser no distinguibles en una porción del espectro y perfectamente

diferenciables en otra.

Como todos o la mayor parte de los sistemas de teledetección se sustentan en la energía

reflejada o emitida por los objetos es interesante definir el concepto de reflectividad o

reflectancia que equivaldría al porcentaje de energía reflejada respecto a la energía incidente.

FIRMA ESPECTRAL

La firma espectral es el conjunto de reflectancias en las distintas longitudes de onda que presenta un objeto o material dado. Dicho de otro modo, la firma espectral es la ‘huella dactilar’ que caracteriza cada objeto, y que deriva directamente de sus propiedades y de cómo éstas influyen en la forma en que dicho objeto refleja la radiación incidente.

Es gracias a la información que proporcionan las firmas espectrales que es posible identificar en una imagen de satélite la naturaleza de los objetos.

Las firmas espectrales son a menudo representadas gráficamente en un eje de coordenadas, donde la longitud de onda está en el eje de las abscisas, y la reflectancia en el eje de las ordenadas.

¿Y EN CONCRETO LA VEGETACIÓN?

Como podemos observar en la siguiente imagen la vegetación tiene una mayor reflectancia

fuera del espectro visible, en el infrarrojo cercano, es decir, podemos ver “más” sobre la

vegetación utilizando está longitud de onda.

ÍNDICES VEGETATIVOS

NDVI

El Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada, también conocido como NDVI por sus siglas en inglés, es un índice de vegetación que se utiliza para estimar la cantidad, calidad y desarrollo de la vegetación con base a la medición de la intensidad de la radiación de ciertas bandas del espectro electromagnético que la vegetación emite o refleja.

Para el cálculo de los índices de vegetación es necesaria la información que se encuentra en las bandas roja e infrarroja de ese espectro electromagnético.

El cálculo del NDVI se hace mediante la siguiente fórmula:

Es decir, mediante la diferencia entre la reflectancia de las bandas 4 (infrarrojo cercano) y 3 (visible – rojo) dividido por la suma de estas dos bandas de reflectancia.

¿QUÉ USAMOS?

SENSOR MULTIESPECTRAL

En este caso, el sensor "barre" o inspecciona secuencialmente sucesivas parcelas del terreno

(pixel) para construir las líneas que constituyen la imagen. La radiación captada en cada una de

ellas pasa por una serie de filtros (espectrómetro) individualizando las longitudes de onda

seleccionadas (generalmente dentro del visible e infrarrojo reflejado y térmico) y las dirige

hacia los correspondientes detectores, los cuales emiten una señal eléctrica proporcional a la

intensidad de la energía recibida para cada una de ellas, cuyo valor es almacenado o

transmitido.

CÁMARA TÉRMICA

En términos fisiológicos, una situación de estrés hídrico moderado promueve el cierre de los

estomas y por ende, un descenso de la conductividad estomática al vapor de agua (gs), a lo

cual va unido una disminución más o menos significativa de la actividad fotosintética (An),

provocando un incremento de la eficiencia intrínsica del uso del agua (An/gs) (Medrano et al.,

2010). Sin embargo, una mala gestión del riego deficitario puede causar importantes pérdidas

en la producción y/o la calidad de la misma, en particular, si dicha monitorización no se realiza

de una forma precisa en los periodos más críticos para el cultivo, que coinciden con las épocas

de mayor demanda evapotranspirativa. Para evitar este tipo de situaciones, son varios los

indicadores de estrés hídrico usados en la monitorización del estado fisiológico de los cultivos.

La relevancia del uso de la termografía en disciplinas tales como la agricultura, la ecología o la

eco-fisiología vegetal se basan en el principio básico de que la Tc está directamente

relacionada con la pérdida de vapor de agua por transpiración, pudiendo ser usada como una

medida para la estimación del nivel de gs (García-Tejero et al., 2012). De esta forma, se evita el

uso de otras técnicas más tediosas (medidas de intercambio gasesoso), que cuentan además

con una mayor limitación para su uso en campo, especialmente cuando se trata de monitorizar

grandes áreas de estudio y por lo tanto el desarrollo de un gran número de observaciones.

¿QUÉ PODEMOS HACER?

RGB

Imagen aérea de alta resolución del estado del cultivo en el momento del vuelo.

TARGET

Indicador derivado del NDVI que permite determinar los sectores que requieren tratamientos

adicionales.

EVOLUCIÓN TARGET

Evolución temporal de los sectores que requieren tratamientos adicionales.

VARIABILIDAD

Permite detectar los sectores que requieren tratamientos diferenciales intra-sectoriales.

Determinación de sectores con mejor parámetros de calidad.

EVOLUCIÓN VARIABILIDAD

Evolución temporal de los sectores que requieren tratamientos diferenciales intra-sectoriales.

INTERPOLADO

Permite definir los perímetros de los tratamientos correctivos. Observación de grupos

diferenciales del comportamiento vegetativo.

ABONADO

Mapa donde se indica a nivel porcentual el tratamiento de abonado a aplicar en parcelas.

Puede ser a nivel zonas (tratamiento a máquina) o a nivel fertirrigación (por sectores).

ABONADO NPK

Mapa donde se indica la cantidad de NPK recomendada para el tratamiento de abonado.

Puede ser a nivel zonas (tratamiento a máquina) o a nivel fertirrigación (por sectores).

RIEGO

Se especifica la necesidad hídrica del cultivo para el próximo mes. Se ajusta al sistema

implantado por el agricultor.

RIEGO SEMANAL

Se especifica la necesidad hídrica del cultivo para la próxima semana.

DISEÑO DE RIEGO

Mapa donde se recomienda la sectorización del riego con las siguientes variables: Pendiente

en porcentaje, flujo de escorrentía, modelo digital y curvas de nivel y vigor vegetativo de cinco

años atrás.

PCD

Localizar zonas con bajo vigor vegetativo que indican la necesidad de aplicar medidas

correctoras o paliativas. Comprobar la efectividad de tratamiento correctores o fitosanitarios.

RESIEMBRA

Localización de sectores que necesitan un tratamiento adicional de simiente.

CAPA DE EMERGENCIA

Localizar y contabilizar sobre la superficie total de la parcela en número total de hectáreas no

producidas.

Evolución temporal cultivo de maíz

SOPORTE APLICACIÓN FITOSANITARIOS

Diferentes indicadores de aplicaciones desfoliadoras y ataques fúngicos.

CÁLCULO DE PRODUCCIÓN

Estimación de producción calculando únicamente los sectores contratados.

FITOPATÓGENOS

Análisis de riego de fitopatógenos y detección de posibles alertas y grados de afectación.

PODA

Valor cuantitativo de carga de poda por árbol según la relación entre el volumen por copa y LAI

(Índice de Área Foliar)

¿Qué incluye un mapa?

- Grafica de situación de parcela. Gráfica donde se indica la situación de la superficie relativa

del cultivo en %

- Leyenda. Leyenda de la imagen procesada.

- Imagen multiespectral del cultivo. Imagen del cultivo sin procesar.

- Información de cultivo y vuelo. Datos generales del cultivo a procesar y del vuelo.

- Informe de situación. Informe de la capa generada una vez procesada con todos los datos

reales del cultivo

- Ahorro que se produce. Datos donde se calcula el ahorro que se produce en cuanto a agua,

abono, sulfato, etc… si se siguen las recomendaciones.

- Imagen multiespectral procesada. Mapa georreferenciado ya procesado donde podemos

ver los diferentes estados del cultivo.

PROCESO DE TRABAJO

FORMAS DE ENTREGA DE INFORMES