Consultoría agrícola de precisión y desarrollo de drones para tratamientos
Aplicaciones Operativas
MC BIODRONE
Una aplicación operativa es aquella que resuelve un problema real a un coste razonable.Los drones vienen a cubrir dos limitaciones que tiene actualmente el uso de satélites, en el manejo de cultivos en tiempo real, como son la falta de imágenes con resolución espacial y espectral óptimas y una mejora en la capacidad de revisita necesaria para detectar determinados problemas que afectan al desarrollo de los cultivos. Las alternativas basadas en plataformas aéreas tripuladas tampoco resultan efectivas debido a sus altos costes operativos. Las aplicaciones operativas en Agricultura de precisión dependen:
Del valor añadido del cultivo.
De nada sirve realizar una agricultura de precisión, si esto no se traduce en un incremento del precio final del producto o en un ahorro significativo en los costes de producción. En España, la viña y el olivo son los cultivos en los que más se aplican estas técnicas, ya que una mejora en la calidad del vino o del aceite se traduce en un incremento de su precio. Sin embargo, distintas experiencias en cítricos han demostrado que pese a la mejora en el calibre de fruto obtenido, el incremento de precio del producto no compensa los costes añadidos que supone aplicar estas técnicas de precisión. Los cultivos destinados a generar bioenergía también tienen un atractivo para utilizar técnicas de precisión, ya que un proceso industrializado como es la generación de biogás o biocombustibles depende de una materia prima (soja, forrajeras, cañas, etc.) que debe garantizar la sostenibilidad del proceso de producción.
De que la variabilidad influya en la producción o calidad final del producto.
El principio de la Agricultura de precisión es la caracterización de la variabilidad existente en un cultivo, pero esto no siempre es malo, por lo que es necesario conocer si esa variabilidad influye en la producción o en la calidad del producto
De que se pueda caracterizar la variabilidad.
La variabilidad de una explotación viene dada principalmente por tres factores: suelos/litología, morfología y desarrollo vegetativo del cultivo. Por tanto, es necesario contar con sensores capaces de caracterizar estos tres factores
De que la información obtenida permita la mejora del manejo del cultivo y de su productividad
Muchas veces la detección de un problema no implica que se le pueda dar una solución, al menos fácil y económicamente rentable. Esto ocurre por ejemplo, cuando existe un sistema de riego por sectores y, dentro de cada sector, existen zonas con requerimientos hídricos distintos. Pese a la caracterización de la demanda hídrica de cada planta, el agricultor no puede realizar riegos diferenciados.
Aplicaciones Operativas
MC BIODRONE
Una aplicación operativa es aquella que resuelve un problema real a un coste razonable.Los drones vienen a cubrir dos limitaciones que tiene actualmente el uso de satélites, en el manejo de cultivos en tiempo real, como son la falta de imágenes con resolución espacial y espectral óptimas y una mejora en la capacidad de revisita necesaria para detectar determinados problemas que afectan al desarrollo de los cultivos. Las alternativas basadas en plataformas aéreas tripuladas tampoco resultan efectivas debido a sus altos costes operativos. Las aplicaciones operativas en Agricultura de precisión dependen:
Del valor añadido del cultivo.
De nada sirve realizar una agricultura de precisión, si esto no se traduce en un incremento del precio final del producto o en un ahorro significativo en los costes de producción. En España, la viña y el olivo son los cultivos en los que más se aplican estas técnicas, ya que una mejora en la calidad del vino o del aceite se traduce en un incremento de su precio. Sin embargo, distintas experiencias en cítricos han demostrado que pese a la mejora en el calibre de fruto obtenido, el incremento de precio del producto no compensa los costes añadidos que supone aplicar estas técnicas de precisión. Los cultivos destinados a generar bioenergía también tienen un atractivo para utilizar técnicas de precisión, ya que un proceso industrializado como es la generación de biogás o biocombustibles depende de una materia prima (soja, forrajeras, cañas, etc.) que debe garantizar la sostenibilidad del proceso de producción.
De que la variabilidad influya en la producción o calidad final del producto.
El principio de la Agricultura de precisión es la caracterización de la variabilidad existente en un cultivo, pero esto no siempre es malo, por lo que es necesario conocer si esa variabilidad influye en la producción o en la calidad del producto
De que se pueda caracterizar la variabilidad.
La variabilidad de una explotación viene dada principalmente por tres factores: suelos/litología, morfología y desarrollo vegetativo del cultivo. Por tanto, es necesario contar con sensores capaces de caracterizar estos tres factores
De que la información obtenida permita la mejora del manejo del cultivo y de su productividad
Muchas veces la detección de un problema no implica que se le pueda dar una solución, al menos fácil y económicamente rentable. Esto ocurre por ejemplo, cuando existe un sistema de riego por sectores y, dentro de cada sector, existen zonas con requerimientos hídricos distintos. Pese a la caracterización de la demanda hídrica de cada planta, el agricultor no puede realizar riegos diferenciados.
En España, las aplicaciones comerciales de agricultura de precisión a partir de imágenes multiespectrales tomadas desde drones, aviones o satélites, están relacionadas con la viticultura y la olivicultura y están dirigidas, no tanto a la reducción de insumos, como a la mejora y caracterización de la calidad. Un elemento fundamental a la hora de diseñar una aplicación operativa son los requisitos de usuario (¿Qué es lo que el usuario quiere y necesita?).
Si analizamos las imágenes atendiendo a los 4 tipos de información que aportan, los usuarios requieren datos con una resolución espacial entorno a los 50 cm. Resoluciones mayores encarecen los tratamientos digitales que se realizan a la imagen original y aportan una información excesiva que el agricultor no aprovecha ya que, en el mejor de los casos, se va a posicionar en el campo con sistemas GPS portátiles que ofrecen una precisión de 2,5 a 3 (en el 95% del tiempo).
La resolución temporal que requiere el usuario es «a demanda». No existe un criterio definido (diario, semanal, quincenal, etc.) y suele depender de las observaciones y de las experiencias del agricultor en su trabajo cotidiano en campo.
La resolución radiométrica, que expresa la capacidad de un sensor en una banda espectral determinada para distinguir señales electromagnéticas de energía diferente, es decir, el número de posibles valores que puede tomar cada medida de energía, siendo un concepto muchas veces desconocido para el usuario, se acepta que sea de un byte (256 intensidades) o 10 bytes (1024 intensidades). Es un concepto que se acepta dentro de las prescripciones técnicas de los sensores multiespectrales.
La resolución espectral principalmente se centra en la región del visible y en la banda del infrarrojo próximo (NIR) a partir de las cuales se obtienen la mayoría de los índices de vegetación.
El usuario no entiende de costes de adquisición o de operación. El coste económico total de aplicar estas técnicas debe estar en torno al coste de un tratamiento fitosanitario.
Los costes deben adecuarse al tamaño de la explotación y al valor añadido que se obtenga con esta información. El usuario no entiende de escenas, polígonos o superficies mínimas y quiere que los datos sean de la totalidad de su finca. Frente a estos requisitos de usuario, las distintas plataformas existentes en el mercado (dron, avión y satélite), deben dar respuesta a estas. La resolución temporal en en drones es «a demanda», dando un servicio continuo sin “fechas”.
Los satélites dependen de su modelo orbital (cuándo pasarán por la zona de interés) y de la existencia de cobertura nubosa. Cuando se cursa una petición de adquisición, la empresa que gestiona el satélite abre una ventana de adquisición en la que garantiza la captura de la imagen si las condiciones son favorables.
La ventaja de los drones es que si pueden volar por debajo de las nubes y no necesitan de permisos administrativos, la adquisición de la imagen está prácticamente garantizada en el momento en que se desee.
Sin embargo, hay que tener en cuenta que la captura de una zona amplia no es instantánea por lo que la toma requerirá de un tiempo en el que las condiciones climáticas y de iluminación pueden cambiar sustancialmente.
Una ventaja operativa sustancial de los drones viene de su capacidad de montar no sólo sensores en el rango del visible y del infrarrojo próximo, sino también en el térmico.
Los satélites de muy alta resolución no cuentan con sensores que capten la radiación electromagnética en la región del térmico y, los satélites que cuentan con sensores térmicos lo hacen con resoluciones muy pequeñas (60 a 100 m de resolución espacial).
Sobre todo, lo que se debe tener en cuenta para el desarrollo de aplicaciones operativas es que las imágenes multiespectrales, por sí solas, no son suficientes para caracterizar la variabilidad de una finca y es necesario combinarlas con la información aportada por sensores planta-clima-suelo y muestreos de campo.
En España, las aplicaciones comerciales de agricultura de precisión a partir de imágenes multiespectrales tomadas desde drones, aviones o satélites, están relacionadas con la viticultura y la olivicultura y están dirigidas, no tanto a la reducción de insumos, como a la mejora y caracterización de la calidad. Un elemento fundamental a la hora de diseñar una aplicación operativa son los requisitos de usuario (¿Qué es lo que el usuario quiere y necesita?).
Si analizamos las imágenes atendiendo a los 4 tipos de información que aportan, los usuarios requieren datos con una resolución espacial entorno a los 50 cm. Resoluciones mayores encarecen los tratamientos digitales que se realizan a la imagen original y aportan una información excesiva que el agricultor no aprovecha ya que, en el mejor de los casos, se va a posicionar en el campo con sistemas GPS portátiles que ofrecen una precisión de 2,5 a 3 (en el 95% del tiempo).
La resolución temporal que requiere el usuario es «a demanda». No existe un criterio definido (diario, semanal, quincenal, etc.) y suele depender de las observaciones y de las experiencias del agricultor en su trabajo cotidiano en campo.
La resolución radiométrica, que expresa la capacidad de un sensor en una banda espectral determinada para distinguir señales electromagnéticas de energía diferente, es decir, el número de posibles valores que puede tomar cada medida de energía, siendo un concepto muchas veces desconocido para el usuario, se acepta que sea de un byte (256 intensidades) o 10 bytes (1024 intensidades). Es un concepto que se acepta dentro de las prescripciones técnicas de los sensores multiespectrales.
La resolución espectral principalmente se centra en la región del visible y en la banda del infrarrojo próximo (NIR) a partir de las cuales se obtienen la mayoría de los índices de vegetación.
El usuario no entiende de costes de adquisición o de operación. El coste económico total de aplicar estas técnicas debe estar en torno al coste de un tratamiento fitosanitario.
Los costes deben adecuarse al tamaño de la explotación y al valor añadido que se obtenga con esta información. El usuario no entiende de escenas, polígonos o superficies mínimas y quiere que los datos sean de la totalidad de su finca. Frente a estos requisitos de usuario, las distintas plataformas existentes en el mercado (dron, avión y satélite), deben dar respuesta a estas. La resolución temporal en en drones es «a demanda», dando un servicio continuo sin “fechas”.
Los satélites dependen de su modelo orbital (cuándo pasarán por la zona de interés) y de la existencia de cobertura nubosa. Cuando se cursa una petición de adquisición, la empresa que gestiona el satélite abre una ventana de adquisición en la que garantiza la captura de la imagen si las condiciones son favorables.
La ventaja de los drones es que si pueden volar por debajo de las nubes y no necesitan de permisos administrativos, la adquisición de la imagen está prácticamente garantizada en el momento en que se desee.
Sin embargo, hay que tener en cuenta que la captura de una zona amplia no es instantánea por lo que la toma requerirá de un tiempo en el que las condiciones climáticas y de iluminación pueden cambiar sustancialmente.
Una ventaja operativa sustancial de los drones viene de su capacidad de montar no sólo sensores en el rango del visible y del infrarrojo próximo, sino también en el térmico.
Los satélites de muy alta resolución no cuentan con sensores que capten la radiación electromagnética en la región del térmico y, los satélites que cuentan con sensores térmicos lo hacen con resoluciones muy pequeñas (60 a 100 m de resolución espacial).
Sobre todo, lo que se debe tener en cuenta para el desarrollo de aplicaciones operativas es que las imágenes multiespectrales, por sí solas, no son suficientes para caracterizar la variabilidad de una finca y es necesario combinarlas con la información aportada por sensores planta-clima-suelo y muestreos de campo.
MC BIODRONE
Desde el año 2004, se está utilizando imágenes multiespectrales obtenidas a partir de satélites, aviones y drones, junto con los datos aportados por sensores planta-clima-suelo, para caracterizar la variabilidad espacial y temporal de los cultivos (Romero, et al., 2013; Montesinos, et al., 2007; Álvarez, et al., 2006). Algunas de las lecciones aprendidas son:
Ni todos los cultivos, ni todas las explotaciones permiten aplicar técnicas de agricultura de precisión.
Si no existe una variabilidad en el cultivo que caracterizar y un valor añadido significativo, el agricultor no se plantea utilizar estas técnicas. En España, además, el nivel de parcelación es muy elevado, lo que dificulta la aplicación de estas técnicas. Un reto que hay por delante es que las asociaciones de agricultores (cooperativas, denominaciones de origen o comunidades de regantes) incorporasen estas técnicas como pieza básica de su gestión.
Cada cultivo y hasta cada cosecha es diferente.
Cada cultivo tiene que ser medido y tratado de forma diferente para generar la información que requiere el agricultor. No existe una solución única, y es importante contar con especialistas en cada tipo de cultivo, que en última instancia, son los que pueden ofrecer soluciones a los agricultores.
Cada explotación agrícola es diferente.
Cada explotación agrícola es singular, por su climatología, por su localización, por las prácticas agrarias que lleva a cabo o por el producto que pretende colocar en el mercado. Esto obliga a establecer métodos objetivos que faciliten la comparación entre parcelas y entre fincas.
Los agricultores conocen sus fincas.
Es un error ofrecer soluciones cerradas que van a solucionar todos los problemas del agricultor. Los agricultores conocen sus fincas mejor que nadie y en muchos casos cuentan con casos de éxito (y de fracaso) que les permiten tener una visión muy clara de su negocio. Además, son ellos los que se juegan su dinero con un objetivo: poner en el mercado el mejor producto posible al mejor precio posible.
Los drones son vehículos sobre los que instalar sensores.
Lo importante no es la técnica: es la solución de un problema real. A la hora de elegir los drones como una herramienta para obtener la información que necesitamos para gestionar eficientemente la finca, hay que tener en cuenta sus ventajas, pero también sus inconvenientes y las alternativas existentes.
Los satélites de muy alta resolución y los aviones
son alternativas reales al uso de los drones.
Los técnicos de las explotaciones quieren volar drones.
El agricultor está interesado en la imagen, no en la adquisición de la imagen. Los usuarios no quieren procesar datos, quieren información que les ayude en la toma de decisiones. Por tanto, la operación y captura de datos desde un dron debe ser totalmente autónoma, desde el despegue hasta el aterrizaje. La experiencia debe ser tan sencilla como pulsar un botón «inicio» y que la información aparezca en los dispositivos del agricultor (ordenador, tableta o móvil).
Los usuarios quieren información contrastada.
Los agricultores saben de la complejidad de su trabajo y no creen en las soluciones milagrosas. No esperan que una sola técnica les solucione el problema, esperan soluciones integradas en las que los datos procedentes de distintas fuentes (muchas de ellas gratuitas) son sometidos a contradicción.
La información para la toma de decisiones no la aporta una sola técnica.
La mejor información la aporta la integración de datos procedentes de distintas fuentes.
Los drones son un elemento de marketing para una explotación.
La utilización de satélites y drones para obtener un producto de calidad llama la atención del público por la singularidad del tema.