La tecnología y utilización emergente de drones en la agricultura

La tecnología y utilización emergente de drones en la agricultura

Cuando se desarrollaron técnicas para hacer esta revisión sin necesidad de ir al lugar físicamente sino de manera remota, surge la percepción remota, la cual basa su desarrollo en la diferenciación de las células debido a que son fotosensibles. El ojo humano fue reemplazado por un dispositivo capaz de imitarlo, que sigue perfeccionando hasta la fecha. La cámara fotográfica, con aplicaciones cada vez más específicas en los diferentes ámbitos de la ciencia y tecnología, ya sea fija o móvil, desde tierra o desde el aire, como bien ocurriendo desde la década de 1960 cuando las plataformas satelitales reemplazaron a las aéreas y los sensores electrónicos multiespectrales, acoplados a computadoras, reemplazaron las cámaras fotográficas.

Surge así la teledetección espacial, técnica que permite adquirir imágenes de la superficie terrestre desde sensores instalados en plataformas espaciales (satélites), bajo el argumento que entre la tierra y el sensor existe una interacción energética, ya sea por reflexión de la energía solar o de un haz energético artificial, o emisión propia. A su vez, es necesario que ese haz energético recibido por el sensor sea trasmitido a la tierra para que la señal pueda interpretarse y almacenarse.

Publicidad

Como resultado de esa evolución, el uso de vehículos de mediana altura y no dependientes de un ciclo como en el caso de los satélites, ha traído ventajas en cuanto a la recolección de información. Un VANT o Vehículo Aéreo No Tripulado (también conocido como dron) es una aeronave capaz de mantener un nivel de vuelo auto-controlado, ejecutar misiones remotas de reconocimiento y obtención de datos a través de imágenes, videos o sensores, con diversidad de propósitos, tales como levantamientos cartográficos, toma de videos e imágenes, reconocimientos de patrones terrestres, medición remota de propiedades o variables de interés de la superficie terrestre, entre otras.

La adquisición de imágenes mediante el uso de VANTs en el ámbito agrícola, ha favorecido la creación de nuevas técnicas de reconocimiento de los cultivos a partir de las cuales es posible el manejo y gestión de los recursos con el fin de obtener los mayores rendimientos mediante la aplicación puntual de insumos, técnica a la que se conoce como agricultura de precisión. Esta evolución tecnológica también ha puesto en relieve la necesidad de contar con una plataforma local capaz de ser operada en específicos momentos y con la misma calidad.

Principales desarrollos en México

El uso de drones en México ha sido más bien recreativo que tecnológico, su uso ha estado restringido principalmente a las competencias de velocidad, y en su mejor caso a la obtención de videos en eventos sociales. Una extensión de esta actividad, es lo que da origen al uso de este equipo como herramienta en la adquisición de datos, al ser capaces de obtener videos o imágenes de la superficie bajo la que vuela.

Los videos proporcionan una visión detallada del estado de la superficie terrestre que acoplado con imágenes de alta resolución pueden ser útiles para detectar algunas anomalías en los patrones de colores de la superficie terrestre.

image1

Fig.1: Imagen espectral de un cultivo de durazno, Chapingo, México

Si el dron está equipado con cámara multiespectral se pueden procesar dichas imágenes espectrales para generar índices de verdor de zonas agrícolas que son de gran ayuda para monitorear el estado de desarrollo y estresa de los cultivos, como la que se observa en la figura 1.

De manera similar a las imágenes obtenidas por satélites, el comportamiento de la radiación reflejada por los cultivos en la región roja e infrarroja cercana del espectro electromagnético con respecto a otros elementos de una parcela ha inducido a generar una serie de índices espectrales basados en tasas de reflectancia en la regiones visible e infrarroja cercana. Lo anterior ha sido de enorme ayuda para detectar la variabilidad espacial en la respuesta de los cultivos a la aplicación de agua, fertilizante e insumos, además de la estimación de daño por maleza, plagas y enfermedades.

image2

Otra imagen en el espectro visual del cultivo de higo en Ayala, Mor.

En la actualidad el VANT es una herramienta imprescindible en procesos de planeación, supervisión y estimación de parámetros, de alta variabilidad espacial y temporal, que puedan ser evaluados mediante imágenes, con ventajas de uso de control y seguimiento a distancia, que puede ejecutar procesos eficientes en términos de costo y tiempo. En este sentido un uso adicional que se le puede dar al VANT es el de supervisión y estado de la infraestructura hidroagrícola, obras y maquinaria. Importante para el diseño y operación de canales, mantenimiento y operación de la infraestructura.

image3

Dragadora conteniendo el lirio acuático

A nivel de parcela, la calendarización del cultivo, y el uso eficiente de agua mediante el sistema de riego y su evaluación, son todas actividades que pueden ser beneficiadas con el uso de un VANT. Por ejemplo, la figura arriba muestra el avance de la dragadora en el control del lirio acuático en el Lago de Pátzcuaro.

Pero además, con este sistema, será relativamente rápido levar el seguimiento de este control.

En términos generales, el vehículo aéreo no tripulado (VANT) desde el punto de vista agrícola, es apenas la plataforma para “transportar” el equipo, mediante el cual se lleva a cabo el registro y almacenamiento de datos, ya sea en forma escalar o vectorial para implementación, seguimiento y análisis del proceso a evaluar. Aplicado a la agricultura de precisión, en temas de índices de vegetación, para determinar estrés hídrico, predicción de cosecha, control de maleza, grados de erosión, etc.

Tarea del personal para operar los drones

En esta vertiente, los drones son una herramienta auxiliar en la planeación de actividades en agricultura de precisión, apunta a la transformación de la agricultura, en una nueva forma de operación y selección de dispositivos con el mejor desempeño para los fines específicos de uso y manejo del agua, entrega volumétrica, detección de zonas erosión, índices de vegetación, etc.

En cada una de las áreas mencionadas es común el uso de equipos y sistemas para el desempeño de las actividades. Para llevar a cabo dichas actividades un sistema puede estar compuesto por:

  • Aparato volador Drone, tipo rotor o tipo ala fija
  • Controladora de vuelo
  • Sistema de energía pilas
  • Sistema de posicionamiento Global para programación del vuelo
  • Sistemas auxiliares, cámaras, sensores, giroscopio, acelerómetro, etc.
  • Sistema de telecomunicación o video vía internet o bluetooth

Perfil del equipo a armar

Todos estos dispositivos pueden ser adquiridos por separado, y pueden ser armados y programados de acuerdo a las necesidades.

La mayoría de estas piezas son de importación sin embargo existe un mercado establecido que lo hace muy fácil y seguro.

Para el caso de la adquisición de un equipo en particular, debe considerar primero el uso que pretende, y en función de eso plantear el tipo de plataforma que necesita, la cual puede ser construida o adaptada.

En México las empresas dedicadas a este giro están relativamente integradas y es muy fácil contactar con ellas, aunque es necesario enfatizar el uso, si requiere usarlo en ingeniería es más fácil que sean las instituciones que venden el servicio quien pueda ayudarles. Independientemente de donde se adquiera el dispositivo, algunas de las consideraciones que debe tener son:

  • Independencia de vuelo
  • Peso del aparato y por transportar
  • Sistema de posicionamiento tanto en el aparato como en la información que se colecta
  • Capacitación, mantenimiento y servicio post venta
  • Adaptabilidad a nuevos sistemas
  • Postproceso de información

Restricciones sobre el uso de drones en México

Ante un mercado emergente y dinámico de drones existente en México, es posible encontrar una gran diversidad de empresas, de todos tamaños que ofrecen algún servicio relacionado con los drones, sin embargo, la mayoría de estos está restringido a aplicaciones de filmación comercial y en algunos casos de seguridad pública, pero es más bien difícil encontrar aplicaciones a la ingeniería que abarque la mayoría de los procesos, desde la planeación, el vuelo, la obtención y procesamiento de imágenes, y desde luego la interpretación y emisión de productos.

De acuerdo a la clasificación de drones se puede hablar principalmente de tipo multicóptero y de ala fija; ambos tienen una funciona más o menos específica y son complementarios de acuerdo a las necesidades.

No obstante, el mercado en México está altamente destinado al tipo rotor, y el más común puede ser de 4 hélices, es decir el quadricóptero con fines recreativos.

Por otro lado, independientemente del tamaño del dron existen sistemas complementarios que expanden su uso y aplicación, por ejemplo, la capacidad de carga y su independencia de vuelo.

La capacidad de carga se refiere a la transportada además del peso del aparato volador, y que puede ser básicamente las cámaras, y sistemas de navegación.

image4

Piloteo en modo manual de un hexacópetero en una parcela experimental

El mismo sistema de navegación esta relacionado con la independencia de vuelo, la cual puede ser programable para realizar una ruta especifica en función del tiempo de vuelo, que depende de la carga de las pilas. La operación del dron puede ser de modo manual como en la imagen de arriba, o de modo automático.

Adopción de regulaciones

De la misma manera, son esas características las que se han tomado en cuenta para su regulación. Las normas o restricciones para el uso de drones en México son incipientes y están siendo adaptadas o adoptadas de las estadounidenses o europeas. Sobre el piloteo de drones la SCT a través de la dirección general de aeronáutica civil (DGAC), emitió en 2015 la circular CO AV 23/10 R2, donde establece ciertas normas para el uso de estos dispositivos.

Esta misma ha sido modificada con el fin de privilegiar la seguridad pública y de los usuarios. En resumen, esta normatividad menciona el espacio en el cual puede ser usado este dispositivo, en función del peso, solo aquellos con un peso menor a 2 kg pueden se operados sin autorización de la DGAC a menos que realicen actividades comerciales. Si el dron tiene un peso mayor, debe notificar o solicitar un permiso y atender las zonas para su uso.

Si bien es cierto, esta regulación está hecha pensando principalmente en temas de seguridad, como ya se ha mencionado un dron se está constituyendo como una herramienta útil en el área ingenieril por lo que sería conveniente que instituciones donde sean factible estas aplicaciones puedan participar en el establecimiento de la normativa, específicamente Conacyt, Sagarpa, Conagua, IMTA, CFE, solo por mencionar instituciones con potencial de uso de esta plataforma.