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Seguimiento de Cultivos por Satélite

 

La teledetección a través de imágenes aéreas de satélites es una herramienta prometedora en agricultura. Las imágenes permiten localizar zonas específicas de una parcela que requieren una inspección. En Pioneer estamos convencidos del potencial de esta fuente de información para la agricultura de cultivos extensivos, al permitir un análisis estado del cultivo en el conjunto de la parcela y de su evolución a lo largo del tiempo. Es además una base para fundamentar determinadas decisiones de manejo.

Cómo funciona la teledetección

Nuestros ojos ven una parte de la luz del sol (la luz visible), y distinguimos los objetos por la luz visible que reflejan. Hay otras partes de la luz del sol que no podemos detectar con nuestros ojos, por ejemplo la radiación infrarroja (NIR, del inglés Near Infrared Radiation, radiación infrarroja cercana). En este sentido, y esto es importante de cara al diagnóstico, la cantidad de luz reflejada es diferente según superficies, y aunque las plantas de diferentes especies y que crecen en diferentes condiciones reflejan la luz de manera diferente, hay algunas características de la reflexión de la luz del sol que son comunes para todas las plantas. Así por ejemplo, la vegetación refleja alrededor de un 5-15% de la luz visible que recibe, y un 40-80% de la radiación infrarroja, mientras que un suelo desnudo desprovisto de vegetación, refleja alrededor de un 15-25% de la luz visible que recibe, y un 30-35% de la radiación infrarroja (Figura 1). Esta proporción de luz reflejada sobre la cantidad de luz que incide se conoce como reflectancia.

 

* Figura 1. Curvas de reflectancia de la luz del sol.

De manera más detallada, dentro de la luz visible, la vegetación muestra un máximo de reflectancia de la luz verde, esto es la vegetación refleja la luz verde en mayor proporción que la parte de la luz de otros colores, y es por eso que el ojo humano ve la vegetación como verde. De manera contraria, la reflectancia de la luz roja y azul es mínima, debido a que planta (la clorofila, de manera más concreta) absorbe la luz azul y roja para llevar a cabo la fotosíntesis. Por último, la vegetación refleja una gran parte de la luz infrarroja. La reflectancia de la luz infrarroja aumenta con la cantidad de vegetación, y la arquitectura de la planta y estado hídrico de la vegetación también influyen en la reflectancia de un cultivo.

La luz reflejada por un objeto puede ser medida y analizada por un sensor, como el de una cámara convencional (para la luz visible) o el de una cámara de infrarrojos. Los satélites de observación de la tierra están equipados con sensores de la luz visible y de la luz infrarroja, entre otros. Las medidas de reflectancia son procesadas para su representación como una imagen de la superficie.

Tipos de imágenes frecuentes

El procesado de la información captada por el sensor del satélite puede llevarse a cabo de distintas maneras, mediante diferentes combinaciones de las capas de información (medidas de reflectancia de las diferentes partes del espectro de la luz del sol) dando como resultado diferentes tipos de imágenes. Entre los tipos de imágenes más comunes utilizados en agricultura contamos con las imágenes en color real e imágenes de índice de cultivo.

Imagen en color real

Las imágenes en color real son imágenes de un campo según la luz visible, donde la vegetación aparece verde y un suelo desnudo aparece marrón o marrón-rojizo según el color del suelo. Estas imágenes con frecuencia incluyen información de la luz infrarroja en la composición para resaltar los cultivos del resto de la imagen. Las imágenes de satélites de color real en el sistema que utilizamos tienen una resolución de 10 y 15 metros para imágenes de Sentinel-2A y Landsat8, respectivamente (Figura 2).

 

*Figura 2. Imagen de un conjunto de parcelas en Sariñena (Huesca). De izquierda a derecha, imagen de alta resolución de Google (4 de Abril de 2015), imagen composición color de Landsat8 (29 de Septiembre de 2016) e imagen composición color de Sentinel-2A (28 de Septiembre de 2016) – imágenes SPIDERwebGIS®, AgriSat Iberia –.

Imágen de Índice de Cultivo

Las imágenes del índice de cultivo (NDVI, del inglés, Normalized Difference Vegetation Index), son representaciones del valor del índice que se obtiene para cada elemento de la imagen (pixel) a partir del cálculo entre la reflectancia de la luz infrarroja, y la reflectancia de la luz roja (Red), según la relación entre la diferencia y la suma de las dos, es decir:

NDVI = (NIRreflectancia - REDreflectancia) / ( NIRreflectancia + REDreflectancia)

El valor del NDVI indica la cantidad de vegetación fotosintéticamente activa, es decir, la cantidad de biomasa vegetal en funcionamiento. Los valores de NDVI se comprenden entre 0 y 1. Áreas de la parcela con más vegetación tienen un NDVI mayor debido a menor reflexión de la luz (debido a una mayor cantidad de clorofila que absorbe luz visible) y mayor reflexión del NIR (debido a mayor cantidad de biomasa). Estos valores de NDVI se muestran en la imagen según una escala de colores, de manera similar a los niveles de producción en un mapa de rendimiento. En la Figura 3, los valores de NDVI se muestran según la escala en la leyenda. Las imágenes de NDVI tienen una resolución de 10 y 30 metros para imágenes de Sentinel-2A y Landsat8, respectivamente.

 

*Figura 3.Imagen de NDVI de Sentinel-2A (28 de Septiembre de 2016) – imagen SPIDERwebGIS®, AgriSat Iberia –.

Las imágenes de NDVI dirigen al usuario hacia las áreas en el campo con un problema (menor NDVI), y que requieren de una inspección para determinar las causas y considerar posibles soluciones. Así pues, una imagen de NDVI muestra la uniformidad o heterogeneidad del crecimiento del cultivo en una parcela, y las secuencias de imágenes, su evolución a lo largo del tiempo. Sin embargo, es importante tener presente las limitaciones de esta tecnología. Por ejemplo, las imágenes de NDVI muestran la cantidad de vegetación en general, y que no distinguen entre cultivo y malas hierbas. Por otro lado, el NDVI guarda estrecha relación con el rendimiento, pero cada híbrido requiere de una calibración para establecer la relación. Las diferencias de NDVI entre híbridos son con más frecuencia debidas a diferencias en la reflectancia del NIR debido a diferencias en la arquitectura de la planta.

 

 

 

 

Uso efectivo de la Teledetección en Agricultura

Las imágenes de satélite no sustituyen la necesidad de la inspección de campo. Más bien, dirigen al usuario hacia áreas de la parcela que requieren una inspección en campo para poder determinar las causas de un menor crecimiento del cultivo en esa zona.

El equipo técnico de Pioneer utiliza el sistema SPIDERwebGIS®, de AgriSat Iberia, un sistema que ofrece imágenes de su parcela en tiempo casi real (días) a partir de la información de imágenes de satélite. Las imágenes se utilizan para orientar la inspección de una parcela y para estimar necesidades hídricas del cultivo.

Las imágenes de satélite puede solaparse con otras fuentes de información espacializada como mapas de suelo, imágenes de alta resolución (Google Earth®), cartas de riego, o mapas de rendimiento para explicar mejor la variabilidad de rendimientos en una parcela, y definir estrategias y/o zonas de manejo.

 

 

 

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