Teledetección e inteligencia artificial para incrementar los beneficios de tu explotación agrícola siendo más respetuoso con el medio ambiente

Por: Utiltech y Spectralgeo

Los avances tecnológicos y la ciencia van unidos de la mano y por ello, el uso de la Teledetección y la aplicación de herramientas de inteligencia artificial están permitiendo la aplicación de técnicas de agricultura de precisión, de forma que se vislumbra un nuevo horizonte en el que la eficiencia, el aumento de la rentabilidad y la sostenibilidad con un menor coste se convierten en una realidad.

Imágenes procedentes de Drones y satélites, sensores inalámbricos de humedad, temperatura y conductividad proveen de cantidades ingentes de datos que permiten la monitorización continua de nuestros cultivos, conocer sus necesidades reales y efectuar una gestión diferenciada.

Teledetección Inteligencia artificial explotación agrícola
Dron sobre cultivo Foto: Spectralgeo

Con la incorporación de herramientas de Machine learning (inteligencia artificial) se abre la puerta a poder obtener modelos matemáticos y efectuar predicciones altamente precisas de diferentes variables agronómicas, así como del rendimiento del cultivo, y de esta forma conseguir que labores como la siembra, el abonado, el riego y la gestión de las plagas en nuestros cultivos sean más eficientes para el gestor agrícola.

Teledetección Inteligencia artificial explotación agrícola

Los sensores embarcados en drones y satélite nos permiten observar más allá de las limitaciones del ojo humano, en otras regiones del espectro, donde la información es mucho más representativa de la salud de los cultivos. Con la teledetección se obtienen datos precisos y de forma rápida a través de medios satelitales, aéreos y terrestres. Estos datos los obtenemos en forma de imágenes o valores y saber interpretarlos es crucial para mejorar la salud de tus cultivos, aumentar la producción y mejorar la calidad del producto cultivado. Una auténtica revolución para el sector agrícola con la que podrás llevar tus cultivos al siguiente nivel.

El sector agrícola se enfrenta a una serie de problemas como son la competencia, demandas y requisitos muy exigentes por parte del mercado y de la administración, tendencia a la baja de los precios, escasez de recursos naturales, contaminación por nitratos de aguas subterráneas, etc…Solo implementando automatismos, tecnología, sensores inteligentes, predicciones y monitorización en cultivos se puede incrementar la rentabilidad para poder hacer frente a dichos problemas.

Utiltech y Spectralgeo son dos empresas especializadas en prestación de servicios de agricultura de precisión.  Forman parte del Proyecto colaborativo RITRAC INTERNATIONAL, en el que se promueven, desde las diversas empresas que la componen, soluciones en este sentido. Disponen de las distintas plataformas y sensores para realizar proyectos de diversa índole con cobertura nacional. Sus especialistas procesan, analizan, validan y transforman los datos obtenidos en productos de valor para tus cultivos, para que la toma de decisiones sea más sencilla y acertada, haciendo así más eficiente y rentable el trabajo de nuestros clientes.

En los últimos tiempos oímos hablar constantemente de teledetección, fotogrametría, percepción remota, drones, imagen satelital… pero, ¿sabemos en qué nos pueden ayudar estos avances tecnológicos?, ¿Qué tipos de ventajas o resultados podemos esperar de su uso en el sector agrícola?, ¿Sabemos qué tipo de plataforma o sensor es la idónea para el trabajo que vayamos a realizar? O ¿esto solo es cosa de astronautas?

Hace ya muchos años que se están realizando proyectos, tanto a gran escala, a nivel planetario, como a nivel local en explotaciones agrícolas, gracias a los avances en materia de sensores (más baratos, más ligeros, más pequeños y avanzados en cuanto a su capacidad de captación), drones, satélites, algoritmos computacionales y complementos en materia de sistemas de información geográfica, etc…

En este artículo, intentaremos aclarar estas dudas y alguna más, para que podamos comprobar si su uso se adapta a nuestra gestión diaria.

Como definición de Teledetección podemos encontrar: «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

Gaspard Felix Tournachon. Primera imagen aérea tomada desde un globo.

Gracias al uso de distintos sensores (RGB, Multiespectrales, Termográficos, etc…), embarcados en distintas plataformas (Satélite, Drones, Avionetas, etc…) obtenemos datos de la superficie de estudio, la cual puede ser una explotación agrícola, una planta fotovoltaica, una cantera de áridos, un municipio, un país, etc… Con todos estos datos se puede analizar múltiples factores como pueden ser el vigor vegetativo de los cultivos, cuantificación de superficie de regadío o secano de una determinada zona, incipientes afecciones por plagas, levantamientos topográficos, modelado en 3D, eficiencia energética de edificios, y un sin fin de aplicaciones existentes y por crear……dado que son ciencias en las que el aporte de los nuevos avances tecnológicos las hace crecer hasta límites que hoy desconocemos.

Teledetección agícola
Foto: Spectralgeo

¿Cómo nos ayuda la teledetección?

La radiación (solar reflejada, terrestre o emitida por el sensor y reflejada) que llega de la superficie terrestre y que ha atravesado la atmósfera, es captada por los sensores y almacenada en formato digital. Una vez recuperados los datos en el centro de control, permitirán obtener información acerca de la superficie terrestre y de la atmósfera. El tipo de información que se obtiene dependerá de la longitud de onda en la que el sensor capte radiación.

Los datos recogidos por el sensor responden a la interacción de la energía (reflejada o emitida) con el objeto observado, con las superficies circundantes y con la atmósfera que atraviesa esa radiación.

El análisis de esta información permite el reconocimiento de las características de los objetos observados y de los fenómenos que se producen en la superficie terrestre y oceánica y en la atmósfera. Por tanto son muchas las ciencias, tanto naturales como sociales, interesadas en su uso (Geografía, Geología, Meteorología, Agronomía, etc.).

Modelos digitales del terreno, mapas de pendiente, curvas de nivel, mapas de usos del suelo, mapas de erosión, índices de vegetación georeferenciados confeccionados mediante teledetección y la fotogrametría son un arma potentísima que combinada con los sistemas de información geográfica y sus innumerables funcionalidades hacen de estas técnicas imprescindibles en muchos sectores.

Teledetección e Inteligencia artificial en explotación agrícola
Dron sobre cultivo de maíz. Foto: Spectralgeo

Gracias a la creación de modelos digitales con información de vigor (combinación de diferentes regiones del espectro), de superficie y terreno, en una explotación agrícola, se pueden estimar diferentes valores como por ejemplo altura de pies, volumen de copa, conteo de pies, elevación, LAI (índice de área foliar), balance de nitrógeno, etc…datos muy útiles para el manejo localizado de dicho cultivo.

La vegetación sana tiene una reflectividad baja en el visible aunque con un pico en el color verde debido a la clorofila, ese pigmento aparece en concentraciones entre 5 y 10 veces mayores que otros como el caroteno. La reflectividad es muy alta en el infrarrojo reflejado o próximo debido a la escasa absorción de energía por parte de las plantas en esta banda. En el infrarrojo medio hay una disminución especialmente importante en aquellas longitudes de onda en las que el agua de la planta absorbe la energía. Durante el otoño, las hojas pierden los cloroplastos (órganos que contienen la clorofila) ya que dejan de ser necesarios, por tanto deja de ser la clorofila el pigmento principal y las plantas adquieren un color pardo-amarillento debido a la cada vez mayor importancia relativa de carotenos y otros pigmentos.

explotación agrícola
Respuesta espectral de la vegetación

Obtener dicha información del cultivo nos hace conocer, por ejemplo, su balance de nitrógeno, si sufren algún tipo de estrés, si existe alguna plaga defoliadora que está mermando su área foliar, para así actuar en consecuencia atajando a tiempo (información casi constante de nuestro cultivo) dicho problema.

Sensores y Plataformas

Como ya hemos comentado anteriormente, las herramientas fundamentales para practicar técnicas de teledetección o percepción remota es necesario determinar el tipo de plataforma y de sensor que más se ajuste al trabajo a realizar. Es decir, si la superficie a estudiar es muy extensa, la escala de trabajo se tiene que adaptar a ella.

Las plataformas y sensores utilizados en Teledetección pueden ser clasificados de diferentes formas atendiendo a diferentes parámetros.

En general, las plataformas de observación se agruparían en dos tipos:

–              Plataformas aéreas: Aviones, helicópteros, drones, globos.

–              Plataformas espaciales: Satélites.

El primer grupo incluye los sensores aeroportados en aviones o helicópteros, o más recientemente en vehículos no tripulados (drones o UAVs, de ala fija o multirrotores) o los incorporados por ejemplo a globos cautivos. El segundo agrupa los sensores montados sobre satélites, es decir, sobre plataformas en órbita alrededor de la Tierra.

Teledetección Inteligencia artificial explotación agrícola drones

Según el tipo de proyecto, envergadura, resolución espacial a determinar se seleccionará, o será más viable usar una plataforma y no otra.

En cuanto a los sensores dependerá de la naturaleza del trabajo que necesitamos realizar. Por ejemplo, si los datos a obtener permanecen en el rango visible del espectro radiométrico, el sensor a utilizar será el RGB, puesto que dichos sensores son sensibles a esa longitud de onda.

Así mismo, en función de la longitud de onda más adecuada para determinar el resultado que busquemos, elegiremos un sensor frente a otro. Ya sea multiespectral, hiperespectral, termográfico, LIDAR O RADAR.

Desde la plataforma Earth Explorer del Servicio Geológico de Estados Unidos puedes obtener datos de localizaciones exactas, también en España. Con un simple registro gratuito puedes obtener y descargar imágenes satelitales de parcelas concretas introduciendo las coordenadas. Ya en Europa, la Agencia Espacial Europea viene desarrollando el proyecto Copernicus a través del que se pueden obtener imágenes gratuitas de los satélites Sentinel-1 y Sentinel-2.

La información recabada a través de estos recursos gratuitos se puede ampliar con imágenes de plataformas aéreas como aviones, helicópteros, drones o globos gestionadas por empresas especializadas en su obtención, filtrado y tratamiento.

En cualquier caso, estos datos deben ser interpretados por expertos en la materia para poder utilizarlos en los diferentes ámbitos de trabajo.

Son diferentes empresas e instituciones las que realizan este tipo de proyectos combinando datos de satélite, drone, sensores multiespectrales y termográficos, así como sensores en suelo y planta. Ofrecen seguimiento periódico sobre % nitrógeno en planta, estrés hídrico, afecciones de plagas, etc…para que el gestor agrícola obre en consecuencia en momentos tan importantes como son el riego, abonado y gestión fitosanitaria. Además, RITRAC INTERNATIONAL ofrece formación especializada en materia de drones y sobre el uso de la teledetección en el ámbito agrícola.