Monitoreo Agrícola Avanzado

Hola! 👋🏻

Las imágenes de satélite pueden ser una gran herramienta para complementar la gestión agronómica de los cultivos.

Y lo mejor es que esto no tiene por qué ser costoso.

En este artículo, revisaremos los principales satélites utilizados en la agricultura y veremos cuáles son sus usos prácticos:

• MODIS, de la NASA, con imágenes dos veces al día.

• Landsat, de la NASA, con 52 años de imágenes.

• Sentinel-2, de la Agencia Espacial Europea.

• Planet Labs, con imágenes diarias de 3 metros.

• WordView, con la mayor resolución en el mundo, de 30 centímetros.

MODIS

MODIS es un sensor transportado por dos satélites: Terra y Aqua de la NASA, lanzados en 1999 y 2002, respectivamente. Estos satélites han observado los cambios planetarios durante dos décadas.

Viajan a 705 kilómetros de altura y tienen una resolución de 500 metros por píxel con una revisita de dos veces al día.

Principalmente se utilizan para medir la temperatura global terrestre y la cobertura de nieve.

Si te encuentras en Chile o Argentina, estos satélites son útiles para medir la acumulación de nieve en la cordillera de los Andes y con ello estimar los caudales para el riego que tendremos en verano.

Para obtener más información sobre la acumulación de nieve, te recomendamos el sitio del Observatorio de Nieve.

Landsat

Landsat fue el primer satélite enviado por Estados Unidos para el monitoreo de los recursos naturales en 1972, al término de la Guerra Fría.

Hasta la fecha, han sido lanzados nueve satélites con diferentes instrumentos o sensores. Están activos Landsat 8 y 9, administrados por la NASA, y Landsat 9, el más nuevo del grupo, entró en órbita en 2021.

Los satélites Landsat tienen una resolución temporal o revisita de 16 días.

Cuentan con una cámara multiespectral y otra térmica. Su resolución espacial es de 30 metros por píxel, lo que puede resultar poco útil para una explotación agrícola mediana o pequeña.

Sin embargo, tienen la ventaja de poseer una gran cantidad de información histórica, dado que han estado en funcionamiento durante 52 años.

Adicionalmente, su cámara térmica se utiliza para elaborar los estudios agroclimáticos antes de realizar una nueva plantación para evaluar los riesgos frente a heladas.

Sentinel-2

La Agencia Espacial Europea desarrolló los satélites Sentinel-2 como parte de su programa espacial Copérnicus, lanzados en 2018.

Ofrecen cobertura global, imágenes cada 5 días y una resolución de 10 metros por píxel. 

El lanzamiento de estos satélites permitió el desarrollo de muchas de las empresas que actualmente proveen el servicio de monitoreo de cultivos.

Su principal uso práctico hoy en día es la de generar recomendaciones de zonas de muestreo y estudios de zonas homogéneas de manejo para la nutrición vegetal e instalación de sensores.

Planet Labs

Planet Labs fue fundada en California en 2010 por un equipo de ex científicos de la NASA.

Durante 2019 y 2020, Planet Labs se centró en el lanzamiento de nanosatélites. A diferencia de los satélites anteriores, estos satélites utilizan tecnologías más modernas y son muy pequeños.

En la actualidad tienen una flota de 200 nanosatélites en operación denominados Planet Doves, que les permite obtener imágenes diarias de cualquier lugar del planeta con una resolución de 3 metros por pixel.

Esta alta frecuencia de captura permite monitorear cultivos incluso en áreas o meses con alta nubosidad.

Si quieres conocer más sobre la historia de la empresa Planet Labs, te invitamos a ver el siguiente video:

WordView

La constelación de satélites WorldView de la empresa Maxar ha proporcionado las imágenes de mayor resolución en el mundo desde el 2007.

En 2016, se lanzó el último satélite WorldView-4, que entregó imágenes visibles de 30 centímetros y multiespectrales de 1.2 metros por pixel.

En el sitio web Apollo Mapping uno puede comprar imágenes de alrededor de 50 satélites de muy alta resolución.

Pero este tipo de imágenes en la práctica se utiliza para adquirir imágenes históricas más baratas de grandes extensiones, debido a que si son recientes su costo es muy elevado.

Comparación de Satélites

A continuación, se muestra un cuadro comparativo de los principales satélites que hemos revisado:

• La resolución espacial se refiere al tamaño del píxel que puede ir de 500 metros en el caso de MODIS a menos de 1 metro.

• La resolución temporal se refiere a la frecuencia de observaciones sobre el mismo lugar, que puede ir de varias veces dentro del día hasta cada 16 días en el caso de Landsat.

• La resolución espectral se refiere al ancho de banda o la sensibilidad del sensor.

Los sensores pueden cubrir un rango del espectro electromagnético, incluyendo el visible, infrarrojo cercano, medio y el térmico.

Cada uno de estos rangos o bandas tienen aplicaciones específicas en la agricultura, como la estimación de la temperatura de las plantas, el vigor vegetativo o la humedad del suelo.

Los Satélites más Utilizados

De todas estas constelaciones de satélites, las más utilizadas en la actualidad son Landsat, Sentinel-2 y Planet Labs. Las dos primeras son gratuitas y de acceso público.

Planet Labs ofrece una buena relación precio-calidad, con una resolución intermedia entre Sentinel-2 y un Drone, pero con revisita diaria lo que resulta muy útil para el monitoreo de los cultivos durante la temporada.

Al igual que un médico que utiliza una radiografía de nuestro cuerpo para revisar cómo estamos, los ingenieros agrícolas podemos acceder a imágenes para obtener el estado de salud de las plantas del campo.

Con estas radiografías no solo podemos ver lo visible para el ojo humano, sino también lo invisible.

Cámaras Multiespectrales

Finalmente veremos el tipo de equipamiento que tienen estas satélites para poder generar estas “radiografías de los cultivos”.

El equipamiento más común son las cámaras multiespectrales, dispositivos con varias cámaras independientes.

A diferencia de una cámara convencional, cada una de estas cámaras tiene un filtro específico que permiten el paso de cierto tipo de luz o longitud de onda dentro del espectro electromagnético.

Cada cámara mide la luz solar total que ingresa para una longitud de onda, y la luz reflejada por el cultivo.

Esto permite obtener mapas en los que los píxeles tienen tonalidades de grises que indican la reflectancia de la luz solar en esa longitud de onda.

Respuesta Espectral de la Vegetación

Las hojas de las plantas absorben más luz roja que azul o verde, y reflejan más luz en el infrarrojo cercano, lo que permite a los sensores detectar la salud de la vegetación.

La parte roja y azul de la luz es la energía con la cual la planta hace fotosíntesis.

Por esta razón, las plantas son para nuestros ojos de color verde porque se quedan con el rojo y azul y rechazan la parte verde de la luz.

El infrarrojo actúa con la parte estructural de la planta y refleja mucho cuando la planta está sana.

Cuando la planta comienza a sufrir estrés pierde clorofila, lo que hace que se refleje menos en el infrarrojo cercano y absorbe menor la luz roja.

Si la planta se enferma además pierde agua, por lo que se torna más brillante.

De esta forma, con la teledetección podemos identificar los cambios que van ocurriendo en la vegetación y detectar posibles problemas.

Para simplificar esta tecnología, varios investigadores y científicos desarrollaron los índices de vegetación que son combinaciones de bandas del espectro visible y del infrarrojo.

Cada uno de ellos fue desarrollado para entregar información estandarizada acerca de las características del suelo, de las plantas, de la nutrición vegetal, el vigor o la actividad fotosintética.

Los más utilizados y su objetivo se resume en las siguiente tabla:

Así los índices de vegetación son una forma simplificada que nos permite observar el estado de la vegetación de un cultivo desde distintos puntos de vista.

¡Espero que encuentres esta información útil! y nos vemos en el siguiente.

Ese correo ha sido preparado por el Equipo de ViLab | www.vilab.cl