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Agricultura de Precisión: Teledetección satelital Vs Teledetección con Drones

A la hora de escoger una tecnología para la captación de datos en agricultura de precisión, a menudo surge la pregunta de qué sistema resulta más adecuado: la teledetección con drones o mediante satélite. Desde HEMAV hemos realizado un estudio sobre las ventajas e inconvenientes de cada una de las posibilidades para intentar despejar este tipo de dudas. No obstante, es importante destacar que cada sistema tiene pros y contras, y puede ser adecuado o no, según el uso de la información que se quiera realizar.

La teledetección es la técnica mediante la cual se pueden obtener imágenes de una superficie de forma aérea e incluye todo el trabajo posterior de tratamiento de esas imágenes, así como su procesado e interpretación. De forma análoga, los satélites y drones pueden adquirir imágenes radiométricas para el beneficio de los cultivos. Los drones son vehículos aéreos tripulados de forma remota capaces de portar distintos sensores de medición (termográfica, multiespectral, LIDAR, óptica); por el contrario, los sensores embarcados en plataformas satelitales pueden incluir sensores ópticos y multiespectrales y, aunque también existen sensores térmicos y Radar, su resolución no es adecuada para la aplicación en Agricultura de Precisión.

Tras entender cómo funciona cada uno de estos sistemas, veamos en qué puntos coinciden y cuáles son las principales diferencias a la hora de realizar un proyecto de teledetección enfocado a la agricultura de precisión:

Calidad de imagen y resolución

Ambas tecnologías permiten recoger información valiosa, pero existen particularidades en la tecnología empleada que condiciona la idoneidad de un sistema Teledetección drones agricultura precisiónu otro a la hora de conseguir una información que sea útil para nuestros cultivos.

Las imágenes adquiridas por sensores embarcados en plataformas satelitales son calibradas mediante correcciones geométricas y atmosféricas. Estas últimas pueden ocasionar distorsiones entre imágenes adquiridas en tiempos

diferentes, debido a una concentración de aerosoles presentes en la atmósfera; no obstante, estos sensores disponen de una elevada resolución espectral (número de bandas), aunque su resolución espacial (número de pixels) es muy grande, lo que ocasiona que la reflexión del suelo o de las malas hierbas colindantes interfieran en la precisión de la toma de medidas.  Una imagen satelital muestra muy bien las diferencias por comparación, pero la radiometría de una captura satelital a otra de fecha distinta no suele ser comparable.

La calibración radiométrica con tecnología dron es más sencilla ya que no necesita la calibración atmosférica. Esta particularidad permite una elevada precisión, incluso permitiendo una perfecta comparación temporal de imágenes. Los sensores tradicionales que se embarcan en los drones disponen de menos bandas (resolución espectral), pero su elevada resolución espacial (tamaño de pixel), consigue obtener un análisis de la vegetación mucho más preciso.

Una vez definidos los parámetros que condicionan la utilización de una metodología u otra en función de los análisis que queramos realizar sobre nuestros cultivos, es importante destacar que su combinación supone el tener información útil o no de la vegetación. La calidad de un pixel de vegetación viene definida por la resolución, si contiene únicamente información del cultivo u otros materiales y por la calidad de la radiometría. Por este motivo, el satélite proporciona píxeles de vegetación de gran tamaño que, a nivel comparativo de zonas en una misma captura, funcionan correctamente, aunque no tendrán mucha precisión si hablamos de cultivos leñosos, hortícolas o extensivos no homogéneos. El dron, siempre y cuando se tenga un procesamiento adecuado, permite dar píxeles de vegetación de pequeño tamaño y radiométricamente precisos, pudiendo ser aplicado en cualquier cultivo, incluso con valores absolutos.

Meteorología

Teledetección satelital para Agricultura de PrecisiónOtra cuestión importante a tener en cuenta durante la captación de imágenes es la meteorología y cómo ambas plataformas pueden interactuar con ella. Mientras que un satélite toma sus datos en una posición por encima de la atmósfera, captando las ondas electromagnéticas en función de la radiación de luz, el dron toma los datos a una distancia que se encuentra por debajo de las nubes.  La posición de uno y de otro implica que, si la meteorología no es buena, el satélite no podrá obtener los datos y tendrá que posponerse la fecha de toma de imágenes a otro día donde los factores climatológicos sean más favorables. Por el contrario, un dron, al volar por debajo de las nubes, no tendrá problemas para la toma y no será necesario planificar otro vuelo. Excepto en lluvia, donde ambos sistemas dejan de ser operativos. La importancia de realizar la captación de datos en fechas específicas es de especial importancia en el mundo agrícola, por lo que asegurarse de que se recoge toda la información necesaria en el momento más apropiado es fundamental a la hora de obtener valores específicos para la realización de informes y datos predictivos. Ahora bien, el satélite tiene la gran ventaja de no tenerse que desplazar al campo en cuestión y permite abarcar grandes extensiones de terreno en apenas segundos, ya que tiene una frecuencia de paso que siempre se repite.

Modelo Digital de Superficie

Otra de las diferencias clave entre ambas metodologías es que un dron puede cuantificar de forma más precisa el modelo digital de superficie y, por tanto, la altura de un cultivo. Desde HEMAV hemos logrado fórmulas que aumentan la precisión de las estimaciones al introducir índices vegetativos NDVI asociados a la altura de ese pastizal o cultivo específico. A través de los datos obtenidos con el dron, se puede realizar un modelo final de superficie tridimensional ajustando este valor, que permite aumentar la precisión con respecto a los índices satelitales, que no cuentan con esta posibilidad.

Estrés hídrico y Control de Abonado

La gran diferencia entre una tecnología u otra es el valor absoluto o relativo de la información. Como se ha explicado, con drones es posible llegar a tener un valor absoluto que, a posteriori, HEMAV ha conseguido convertir en dosificaciones.

Ambos sistemas son capaces de cuantificar el estrés hídrico; de hecho, modelos como el Landsat o el Sentinel trabajan con una banda de swir de infrarrojo medio, que es sensible al contenido de vapor de agua entre las hojas. De nuevo, la principal diferencia radica en la alta precisión que puede aportar un dron a la hora de cuantificar los parámetros de calidad del cultivo, dar valores mucho más precisos y cuantificar, por ejemplo, el contenido de proteína en grano o la cantidad de fósforo en la soja, que son indicadores clave para los productores a la hora de realizar una exportación o venta del producto, generándoles un beneficio directo gracias a la generación de recomendaciones y predicciones que aportan estas capas de valor.

Otra de las diferencias existentes entre ambos métodos es la posibilidad de aportar datos específicos para la corrección del abonado. Mientras que el sistema de teledetección por satélite posee un producto NDVI integrado que les permite obtener un sistema corregido de abonado con respecto a este parámetro; la mayoría lo genera de forma automática y no realiza ningún tipo de acción o estudio para determinar parámetros específicos o cálculos añadidos a la hora de realizar este cómputo de forma escalable. Gracias a la tecnología dron, y al software desarrollado por HEMAV, LAYERS, esta opción sí que se encuentra disponible para el agricultor, que puede verificar la necesidad específica de abonado para cada rincón de su parcela en términos de NPK.

Variedades de cultivos

Como hemos indicado con anterioridad, ambos sistemas son aplicables a cultivos de tipo extensivo de cereales, la diferencia entre utilizar uno u otro dependería del grado de precisión de los informes que el agricultor necesite (un sistema relativo en el caso del sistema satelital, en contraste al 90% de precisión de datos ofrecido por el sistema dron de HEMAV). Esta diferencia también se percibe en otra tipología de cultivos como los leñosos (frutales, olivares, almendro, viñedo) que requieren de muchísima precisión para poder realizar análisis cualitativos de importancia. Esto se debe principalmente a la diferencia de pixel entre un sistema y otro; la capacidad de datos que se obtienen desde satélite se ven afectadas por la distancia a la que se toman los datos, en los que las diferencias de reflectancia del suelo, ya sea debido a las impurezas o a su tipología, o por la propia vegetación objeto de estudio, puede inducir a un tratamiento de datos erróneos que un sistema de más precisión, como el ofrecido por drones, es capaz de diferenciar fácilmente.

A modo de resumen, podríamos indicar que, el sistema de teledetección por satélite es capaz de abarcar mucho más terreno por captura, aportando unos datos que son relativos, generando recomendaciones que son fruto de la comparación de zonas de un momento en concreto.

En la siguiente infografía os mostramos a modo de resumen las principales diferencias entre el sistema de teledetección con satélite vs el sistema de teledetección para agricultura de precisión con drones ofrecido por HEMAV.

 

Teledetección con drones vs teledetección satelital

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