Aplicaciones de satélites de teledetección en agricultura

Introducción 

Por muy increíble que pueda parecer, la agricultura – el sector más tradicional y antiguo de la actividad humana – es uno de los clientes y consumidores principales para toda la gama de servicios de teledetección de la tierra que se complementan entre sí e incluyen tecnologías de monitoreo espacial y aparatos no tripulados o drones. Queramos o no, el avance de la tecnología no se detiene, por lo que cada uno debe aprovechar el momento y comenzar a utilizarlos en su área.

El monitoreo aeroespacial combinado tiene cuatro componentes principales:

  • detección de la superficie
  • estudio multiespectral de tierras agrícolas
  • control diario garantizado
  • monitoreo de sistemas de procesamiento de datos.

Hay que recordar que no estamos hablando tan solo de tomar fotos instantáneas sobre la marcha, sino de ir más allá del alcance del ojo humano, ya que obtenemos acceso a la información en el ámbito del infrarrojo. El mundo se ve de manera muy diferente en esas longitudes de onda. Los humanos son solo ligeramente sensibles a estos rayos, sintiéndolos como ondas de calor, pero nada más. No obstante, los satélites los interpretan con precisión y construyen bellas imágenes que nos revelan los secretos de la naturaleza nunca vistos. El verdadero estado de los cultivos se hace evidente con la ayuda de los índices de vegetación, especialmente el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI).

Sin lugar a dudas, estamos hablando de un sistema muy complejo y sofisticado que tiene como base esfuerzos integrados de muchas vertientes: los satélites toman fotografías de los campos y la tierra, después los profesionales analizan estas imágenes, los contrastan con la situación local y hacen sus conclusiones a partir de las cuales se compilan bases de datos y al final todo esto toma forma de programas, instrucciones y recomendaciones aplicadas al sector agrario.

¿Por qué de repente todo esto se ha hecho necesario para la agricultura?

Antes las cosechas se cultivaban sin ninguna tecnología espacial, sin embargo, con el desarrollo e implementación de la agricultura de precisión el rango de información útil se ha expandido significativamente. Una vez recibida la información del monitoreo remoto, la agricultura de precisión utiliza los datos para la aplicación de fertilizantes diferenciados, la protección de plantas, el riego dosificado, el control de los cultivos y rendimientos, y muchas más actividades agrícolas que, en última instancia, ahorran los recursos y reducen los costes ayudando a aumentar la cosecha.

Si tomamos como ejemplo el análisis multiespectral que nos permite determinar la condición de las plantas y, por lo tanto, detectar las áreas problemáticas: en algunos casos el malestar de los cultivos puede ser causado por la compactación excesiva del suelo, su erosión o desecación, en otros casos el efecto negativo viene causado por el desequilibrio en el suministro de nutrientes. Esta tecnología del sondeo, además, nos permite predecir el rendimiento de la cosecha.

Aspectos técnicos del monitoreo de cultivos

Actualmente alrededor de la Tierra gira una cantidad importante de satélites que realizan teledetección. La resolución de estos datos es muy diferente. Por ejemplo, los satélites de NASA y NOAA (Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de los Estados Unidos) tienen una resolución de 1 km a 250 m. Puede visitar el sitio web de la NASA https://earthobservatory.nasa.gov/ para obtener más información. La ventaja principal de este tipo de imágenes es que cubren grandes superficies. Esa resolución, considerada como mediana, es suficiente para, por ejemplo, rastrear el movimiento de masas de aire, ciclones, frentes atmosféricas. Por ejemplo, la resolución de 500 m ya es suficiente para compilar un mapa de humedad del suelo.

 

Viajando alrededor de la Tierra a velocidad orbital, los satélites pueden escanear enormes áreas de tierra y mar en cuestión de minutos. De hecho, una vuelta a la órbita puede durar menos de dos horas, lo que significa que toda la circunferencia de la Tierra puede fotografiarse dentro de ese tiempo. Gracias a esta cobertura increíblemente amplia de los datos de imágenes satelitales, las compañías que se dedican a seguros de cultivos pueden medir con precisión el área del campo en segundos. Los datos se integran instantáneamente en la plataforma de Monitoreo de Cultivos, para que los usuarios puedan ver los contornos exactos de cualquier campo seleccionado en un mapa interactivo, en cualquier pantalla.

Otro beneficio que vale la pena mencionar son imágenes satelitales de mayor resolución que permiten la detección de plantíos y la identificación del estado de la cosecha, entre otras características. Las tecnologías permiten obtener imágenes más detalladas, así los satélites de porte menor proporcionan una resolución de 7,8 m y menos. La tecnología punta aeroespacial ya nos ofrece imágenes satelitales de 0.7 e, incluso, de 0.5 m. La resolución de 0.5 m se considera muy alta, el registro máximo alcanzado hoy por los satélites es de 0,31 cm. No obstante, esa imagen ya no cubre un territorio grande, sino un cuadrado de 10-12 km por cada lado.

Combinando las imágenes de alta resolución con los datos de detección remota, nuestra plataforma proporciona a compañías agrícolas la capacidad de predecir los riesgos climáticos y evaluar el daño natural y artificial causado al suelo y a los cultivos. Los datos de humedad del suelo ayudan a identificar las inundaciones, mientras que la detección de temperaturas críticas le permite reconocer eventos destructivos naturales como el estrés por frío.

A veces para algunas necesidades agrícolas hasta ese detalle de imágenes no es suficiente. Además, la nubosidad del cielo puede interferir con las imágenes satelitales. Para aumentar la resolución hasta algunos centímetros se suelen tomar fotos por medio de un aparato no tripulado desde las altitudes bajas. Por ejemplo, un dron hace fotos desde una altura de 120 m proporcionando la resolución de 4,8 cm. En cambio, volando a tal altura un aparato no tripulado en una hora puede sobrevolar solamente la superficie de 130 hectáreas.

Otra forma de recopilar los datos precisos sobre la productividad de un campo es utilizar la función de “zonificación”. Las imágenes satelitales no solo proporcionan el color natural verdadero del campo, sino que también miden el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) en el infrarrojo próximo. En otras palabras, las variaciones en la densidad de la vegetación son captadas por sensores remotos y se visualizan en la pantalla creando un contraste ligeramente exagerado entre sí. Un campo parece estar dividido en varias zonas, según el NDVI. Con esta función, cualquier compañía agrícola puede determinar no solo el estado real de los cultivos, sino también calcular el área total de segmentos más o menos productivos dentro de un campo.

 ¿Qué problemas pueden resolver los agricultores con tecnologías espaciales?

Los avances tecnológicos están ampliamente sistematizados y los agricultores ya tienen a su disposición plataformas y programas sofisticados que integran una importante cantidad de dados recibidos. Nuestra plataforma EOS ofrece una recopilación de datos obtenidos de 4 fuentes (imágenes ópticas satelitales, imágenes de radares satelitales, foto reportajes aéreos y de aparatos no tripulados) y permite el procesamiento de imágenes en la nube para un análisis de usos múltiples:

  • clasificación de terrenos;
  • monitoreo de culturas;
  • definición de los límites del campo y las culturas sembradas;
  • análisis de rotación de cultivos;
  • evaluación del estado de cultivos;
  • mapas de vegetación;
  • mapas del suelo;
  • control de calidad de trabajos realizados;
  • precipitación;
  • clima y condiciones meteorológicas;
  • pronóstico de las cosechas.

La recopilación de información sobre deficiencias nutricionales y propagación de plagas y enfermedades se usa para garantizar la aplicación diferencial de fertilizantes y productos fitosanitarios.

Sin embargo, podría decirse que la característica crucial de la que se beneficiará cualquier compañía agrícola es la evaluación precisa de la productividad del campo, basada en los datos históricos y actuales ya que el software agrícola acumula, sistematiza y presenta, en forma comprensible, millones de datos recibidos de todo tipo de fuentes.

La teledetección satelital y los problemas específicos de los países

La Política Agrícola Común de la UE proporciona subsidios a los agricultores y también supervisa el uso de subsidios por parte de ellos. Y si en los años noventa este monitoreo se realizaba por inspectores que viajaban por todas las granjas, ahora el sistema de monitoreo de subsidios usa cada vez más los datos de teledetección.

En Francia, por ejemplo, el monitoreo satelital de cultivos existe desde hace más de 15 años, la teledetección de las plagas y los procesos de cultivo se complementa con el control terrestre de un 5% del territorio nacional con la ayuda de unas 1.500 personas.  El resultado final de este trabajo conjunto se exhibe en las páginas web especializadas y por un precio razonable los agricultores pueden recibir recomendaciones concretas referidas a sus cultivos.

El mismo servicio satelital puede lidiar con el caos que a veces existe en los datos del catastro terrestre que se ha convertido en un problema grave en algunos países. A base de los dados e imágenes satelitales se pueden crear mapas vectoriales usando el software especial.

En los países donde existen los cultivos de invierno es indispensable realizar el monitoreando la capa de nieve y deshielo durante mucho tiempo para establecer las condiciones favorables a prueba de congelación de las plantas.

También se obtuvo la primera experiencia de analizar las consecuencias de un huracán utilizando sensores espaciales. Gracias a esto fue posible obtener información operativa y, lo más importante, objetiva sobre el daño sufrido por los cultivos.

Beneficios y desafíos principales

Las imágenes satelitales son extremadamente útiles para todas empresas agrícolas y sirven para resolver las tareas estratégicas: prever las condiciones de vegetación, determinar qué cultivos plantar y cuándo, dar información a las aseguradoras y evaluar los terrenos. Al mismo tiempo, las grandes compañías agrícolas necesitan datos de imágenes satelitales para pilotos automáticos y la conducción paralela que permiten realizar el seguimiento de la maquinaria agrícola y la aplicación diferenciada de fertilizantes.

Las empresas agrícolas medianas también requieren datos de monitoreo de espacio para pilotos automáticos y la conducción paralela y, sobre todo, para la gestión de riesgos climáticos.

Y, por último, las haciendas agrícolas pequeñas necesitan tecnologías espaciales para organizar las tareas rutinarias: el riego diferenciado, el uso de fertilizantes, las interacciones entre máquinas, el monitoreo de cultivos, el coste de la tierra, la argumentación de decisiones tecnológicas y administrativas y la optimización de costes.

Si tomamos la inversión general realizada en el cultivo de la tierra, vemos que el coste de la aplicación de tecnologías de teledetección supone una parte pequeña del total, pero ofrece unas ventajas importantísimas:

  • reduce el coste de recursos materiales y técnicos involucrados (lo afirma el 80% de los agricultores);
  • beneficia el medioambiente;
  • mejora la calidad del producto;
  • aumenta el rendimiento bruto;
  • optimiza las condiciones de trabajo y seguridad;
  • ahorra tiempo y esfuerzo laboral;
  • garantiza más control;
  • disminuye de las primas de seguro (el coste de los servicios de seguro para el agricultor).

Cada día crece el número de agricultores que apuestan por la implementación activa de este tipo de tecnologías en sus campos, ya existe una parte importante de empresas que las usan a diario y de forma muy amplia. Al mismo tiempo las empresas que desarrollan el software para las plataformas agrícolas no paran de perfeccionar su producto innovador, adaptándolo al máximo a las necesidades de todo tipo de consumidores y creando cada vez más beneficios prácticos.

Las nuevas tecnologías hacen la vida más fácil, ahorran muchísimo tiempo y ofrecen la comodidad de analizar, desde la propia casa, muchos parámetros clave asociados con el campo. Esto resulta más que conveniente, dado que cada año la situación en el mundo empeora y hay que aprovechar cualquier oportunidad para automatizar los procesos agrícolas tradicionales. Los agricultores que ya utilizan dichos recursos siempre están a un paso por delante, y si uno quiere competir y rentabilizar su negocio, debe estar al corriente de las novedades en el área agrícola.

Por lo tanto, es seguro que las nuevas tecnologías hoy en día son la clave del éxito del agricultor. Aunque al principio le puede parecer un servicio un poco caro, pero tarde o temprano se convertirá en el aliado obligatorio y confiable de los agricultores en todo el mundo, superando pequeños desajustes técnicos y problemas existentes y ultrapasando ese enfoque demasiado conservador que todavía está muy arraigado entre la gente que dedica su vida a la agricultura.

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