Agricultura con drones: Agricultura de precisión para fumigar, detectar plagas y mucho mas
Cada vez es más frecuente la agricultura con drones. Esta técnica de agricultura de precisión se basa en el uso de Vehículos Aéreos No Tripulados (UAV por sus siglas en inglés). Hablaremos de las aplicaciones de drones en agricultura que son más relevantes, como por ejemplo la detección de plagas o el fumigar con drones.
También se han incluido enlaces e información de empresas que se dedican a dar servicio a los agricultores en España.
La importancia creciente de los drones en el sector agrícola
Las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) están adquiriendo cada vez más protagonismo a la hora de encontrar soluciones a los desafíos a los que se enfrenta la agricultura.
En fincas de reducidas dimensiones, el agricultor suele conocer bien sus parcelas. Sin embargo, en fincas con decenas o cientos de hectáreas el conocimiento suele ser menos detallado y preciso.
El uso de estas nuevas tecnologías, tiene un enorme potencial transformador en la agricultura. Cómo en otros campos de la ingeniería, la evolución y desarrollo de estas tecnologías se ha acelerado de una manera increíble en los últimos 10 años.
Un ejemplo de ello es el uso en aplicaciones agrícolas de vehículos aéreos no tripulados (UAV), también conocidos como RPAS (Remotely Piloted Aircraft), y comúnmente llamados “drones”. Estos equipos, con sus nuevas capacidades, representan una herramienta de un enorme potencial en el ámbito de la agricultura de precisión.
Son capaces de proporcionar datos muy relevantes sobre el estado de los cultivos y el entorno que los rodea, que hasta hace poco eran inalcanzables. Las expectativas son enormes. A nivel mundial, se espera que el sector agrícola será el segundo mayor en cuanto al uso de drones, durante el próximo decenio (Goldman Sachs, 2016).
Agricultura con drones
La utilización de drones no es algo nuevo. Los drones se han utilizado con fines militares desde la Primera Guerra Mundial, pues permitían hacer vigilancias remotas sin poner en riegos a los aviadores.
Aunque su presencia en nuestros campos ha crecido de manera exponencial en los últimos años, los drones llevan ya dos décadas sobrevolando cultivos.
Los primeros en utilizarlos en la agricultura fueron los japoneses. En 1983, el Ministerio de Agricultura de Japón se preocupaba por el envejecimiento de la población rural. Para paliar este problema se propuso modernizar el campo como una vía para atraer gente joven.
Se le pidió a Yamaha que empezara a desarrollar un vehículo no tripulado para ayudar en las tareas del campo y en los años 90 se introdujeron las primeras unidades (Endo, 2018).
Una nueva máquina hacía su entrada en el sector agrícola y lo hizo para quedarse, porque como veremos a continuación, sus aplicaciones solo se ven limitadas por nuestra imaginación.
Desde entonces hasta ahora, han ido evolucionado, sobre todo en los últimos diez años, en que se ha producido un salto tecnológico muy importante que mejorado mucho sus prestaciones, que ahora son mayores y mucho más variadas gracias a los diferentes equipos que permiten integrar.
También su tipología, pues en la actualidad hay muchos tamaños y tipos de drones. Y otro aspecto que ha cambiado ha sido su precio, que ha ido disminuyendo conforme se disminuía el coste de sus componentes. Estos avances técnicos, han posibilitado que su utilización se haya extendido a la agricultura, surgiendo nuevas aplicaciones que hasta hace poco eran inviables (Malveaux et al., 2014; Stehr, 2015).
Ventajas de los drones
Las imágenes proporcionadas por los drones tienen numerosas ventajas frente a las imágenes tomadas con satélites.
Los satélites consiguen menores resoluciones, que suelen estar entre los 10 y los 60 metros/pixel según la banda utilizada, como los satélites Landsat o Sentinel. Otros como Quickbird llegan hasta 2,4 metros/pixel. Los drones en cambio pueden llegar hasta 1-3 cm/pixel (García-Cervigón and José, 2015).
Además, al volar por debajo de las nubes, los drones no dependen tanto de la meteorología y podemos hacer que vuelen en el momento más idóneo en función del ciclo fenológico de los cultivos y de la hora del día, pues la mejores imágenes se toman entre las 12:00 y las 16:00 (Drone, 2017; Stehr, 2015).
Así pues, los drones pueden monitorizar las parcelas de cultivo con más frecuencia que los satélites, tomar fotografías más detalladas y no se ven obstruidos por las nubes. Los diferentes tipos de cámaras que llevan pueden monitorizar indicadores como las tasas de fotosíntesis o encontrar detectar zonas de crecimiento de malas hierbas en el campo (Veroustraete, 2015).
Los drones actuales, permiten la cobertura de más superficie en un período de tiempo mucho más corto, así como la captura de datos que no pueden ser vistos por el ojo humano, como el infrarrojo cercano (NIR) (Puri et al., 2017).
Agricultura de precisión con drones
Actualmente, los drones tienen diferentes usos o aplicaciones en agricultura. Cada vez es más habitual ver aplicaciones de agricultura de precisión con drones.
El mapeo de fincas, control del vigor o la detección de plagas son solo unos ejemplos de las actividades que pueden realizar los drones en agricultura. A continuación, se explican las más relevantes.
1. Detección de plagas con drones
Para un control efectivo de plagas, es importante una buena prevención y diagnóstico precoz.
Los drones se pueden utilizar para evaluar la salud de los de los cultivos. Al poder introducir la ruta exacta que debe seguir el dron, se facilita enormemente una vista rápida y sin esfuerzo y de nuestro cultivo, su estado sanitario, así como su localización en la parcela y su grado de invasión.
A partir de los datos que toman con las cámaras multiespectrales que portan, que miden el espectro visible y el NIR, se pueden calcular índices agronómicos como el NDVI (Normalize Difference Vegetatión Index) que aporta información sobre el vigor y la cantidad de cubierta vegetal del cultivo.
Esto permite detectar zonas de las parcelas donde hay rodales secos, o una falta de vigor en áreas localizadas, cambios de coloración en las hojas, etc. que pueden ser debidas a la acción de plagas y enfermedades (Stehr, 2015).
Esto permite a los agricultores detectar de forma más temprana este tipo de ataques y controlar el cultivo con mayor precisión.
Además, también se puede documentar de una forma objetiva los daños producidos, a la hora de realizar reclamaciones a las compañías de seguros.
2. Optimización del riego
Los drones equipados con sensores térmicos, multiespectrales o hiperespectrales, son capaces de detectar el estrés hídrico de las plantas y proporcionan información muy útil sobre el funcionamiento los sistemas de riego.
Al ser capaces de tomar datos sobre el vigor de las plantas y la cubierta vegetal, se puede deducir que zonas están regadas adecuadamente y cuales necesitan un mayor riego.
De forma completaría, los drones también pueden supervisar el funcionamiento de equipos de riego como los pivots u otros sistemas de riego por aspersión, identificando áreas encharcadas o zonas con falta de agua (Meneses et al., 2015; Veroustraete, 2015).
3. Fertilización diferenciada
En la misma línea que las aplicaciones anteriores, los mapas NDVI que proporcionan información sobre el vigor vegetativo y la cubierta vegetal, pueden servir como punto de partida para el cálculo de las necesidades de abonado de las diferentes zonas y, por consiguiente, para la elaboración mapas de dosificación variable intraparcelaria. Es decir, aplicar diferentes cantidades de fertilizante en una misma parcela en función de la información suministrada por los drones.
De esta forma, el agricultor puede decidir por ejemplo aplicar 300 kg/ha a las zonas más necesitadas, 200 kg/ha a las zonas con necesidades medias y 150 kg/ha a las zonas en mejor estado nutricional (Veroustraete, 2015).
4. Detección de malas hierbas
Mediante el cálculo de índices agronómicos como NDVI y post-procesado de imágenes, se pueden identificar las zonas con mayor proliferación de malas hierbas y elaborar mapas con dicha información (Stehr, 2015).
Cómo en otras aplicaciones, cuanto mayor es la extensión de las parcelas y de las explotaciones, mayor importancia adquiere este tipo de información, ya que el agricultor no tiene otra forma de saber con precisión este tipo de información.
La detección de malas hierbas en olivares mediante drones, se comenzó a investigar en el marco del proyecto TOAS, en el que se trabajó durante 4 años en como optimizar el uso de drones y el análisis de imagen para optimizar la aplicación de herbicidas en olivo, álamo, maíz y girasol (Peña et al., 2014).
5. Fumigación con drones
Es el primer uso que se le dio a este aparato. A partir de la información geolocalizada sobre plagas y enfermedades y malas hierbas, es posible hacer un tratamiento diferenciado para esas zonas. Así pues, la fumigación o pulverización diferenciada también es posible hacerla con drones.
Esta fumigación agrícola con drones es algo que ya se hace en algunos países del mundo. En Estados Unidos y Europa los drones no son muy utilizados para este fin, pero sin embargo, en países como Japón hay registrados más de 2.800 drones para pulverización (ver figura 4), que trabajan en una superficie de 1,05 Mha al año, lo cual supone el 42% de la superficie cultivada de arroz en dicho país (Endo, 2018).
Tanto de si se trata de grandes extensiones de cultivo de cereal o parcelas de gran pendiente y paisaje abrupto (como pueden ser los viñedos de la Ribeira Sacra en España). El dron permite fumigar de una manera muy localizada. De esta manera, sin esfuerzo, y gracias a los mapas obtenidos por el dron se puede tratar el cultivo allí donde se necesita y no de manera general. Así contribuimos a una agricultura más sostenible que respete el medio ambiente y nuestra salud.
De esta forma se consigue una mayor eficiencia a través de una aplicación más localizada y proporcionada al daño medido.
Los drones van equipados con sensores de ultrasonidos y láser, que les permiten adaptarse a la topografía del terreno y evitar colisiones.
6. Inventario de arbolado y mapeado 3D
Gracias a información de las cámaras multiespectrales y a la del relieve, es posible hacer un conteo o inventario del arbolado (Salamí et al., 2019). Esto es de gran utilidad para la gestión y valoración de las fincas agrícolas.
7. Detección del momento óptimo para la recolección
El sector vinícola está apostando fuerte por la agricultura de precisión con drones para detectar el momento óptimo de la vendimia. No es tarea sencilla pero los drones facilitan enormemente la evaluación tanto de grandes extensiones como de viñas de difícil acceso.
Gracias a la cámara multiespectral se pueden observar cambios en la radiación que proyectan las plantas. Estas variaciones se deben a la distinta cantidad de azúcares en las uvas. De esta manera se determina el momento de la vendimia en función de la madurez de la uva de una manera más eficaz.
8. Productividad del cultivo
Muy relacionado con la aplicación anterior es la predicción de la productividad de los cultivos. Para los agricultores es muy importante el poder predecir o estimar la cantidad que van a cosechar, sobre todo si tiene contratos con empresas que les compran en los que se comprometen a suministrar un número de kilos.
Partiendo solo de la información suministrada por los sensores o cámaras que llevan los drones no es fácil predecir la producción. En lo que se está trabajando es en combinar los datos de los drones con datos climáticos, de estaciones meteorológicas públicas cercanas o propias de la explotación. Estos datos complementarios mejoran considerablemente la precisión de los modelos.
Empresas destacadas
Aerial Insights o Überbaum son un ejemplo de empresas que dan servicio al agricultor con el uso de drones. También merece la pena darse un paseo por DroneAG, una compañía británica. Aunque no está presente en nuestro país, posee una web muy completa en la que podréis reproducir algunos de sus increíbles vídeos de las distintas aplicaciones con drones en agricultura.
También hemos publicado otro artículo que incluye precios de drones.
Referencias bibliográficas
- Drone, A., 2017. Agricultura de precisión: ¿satélite o drones? [WWW Document].
- Endo, M., 2018. Use of unmanned helicopters for agriculture, in: E-Agriculture in Action: Drones in Agriculture. Food and Agriculture Organization of the United Nations and International Telecommunication Union.
- García-Cervigón, D., José, J., 2015. Estudio de Índices de vegetación a partir de imágenes aéreas tomadas desde UAS/RPAS y aplicaciones de estos a la agricultura de precisión.
- Goldman Sachs, 2016. Drones. Reporting for Work.
- Malveaux, C., G Hall, S., Price, R., 2014. Using Drones in Agriculture: Unmanned Aerial Systems for Agricultural Remote Sensing Applications. 2014 Montr. Quebec Canada July 13 – July 16, 2014, ASABE Paper No. 141911016. https://doi.org/https://doi.org/10.13031/aim.20141911016
- Meneses, V.A.B., Téllez, J.M., Velasquez, D.F.A., 2015. Uso de drones para el análisis de imágenes multiespectrales en agricultura de precisión. @ limentech, Cienc. y Tecnol. Aliment. 13.
- Peña, J.M., Torres-Sánchez, J., de Castro, A.I., López-Granados, F., Dorado, J., 2014. The TOAS project: UAV technology for optimizing herbicide applications in weed-crop systems, in: 12th International Conference on Precision Agriculture ISPA: Monticello, IL, USA Https://Www. Ispag. Org/Media/ConferenceAbstracts2014_FINAL. Pdf.
- Puri, V., Nayyar, A., Raja, L., 2017. Agriculture drones: A modern breakthrough in precision agriculture. J. Stat. Manag. Syst. 20, 507–518. https://doi.org/10.1080/09720510.2017.1395171
- Salamí, E., Gallardo, A., Skorobogatov, G., Barrado, C., 2019. On-the-Fly Olive Tree Counting Using a UAS and Cloud Services. Remote Sens. 11. https://doi.org/10.3390/rs11030316
- Stehr, N.J., 2015. Drones: The Newest Technology for Precision Agriculture. Nat. Sci. Educ. 44, 89–91. https://doi.org/10.4195/nse2015.04.0772
- Veroustraete, F., 2015. The rise of the drones in agriculture. EC Agric. 2, 325–327.