Agricultura de Precisión y Soluciones Tecnológicas · • Incidencia de plagas y enfermedades •...

Agricultura de Precisión y

Soluciones Tecnológicas

Alexandre Escolà[email protected]

Agricultura de Precisión y soluciones tecnológicasForo Nacional de Desarrollo Rural – A. Escolà 20/2/2018 2

Contenidos Introducción a la Agricultura de Precisión

• Bases• Objetivos

Formas de practicar la Agricultura de Precisión Etapas del ciclo de la Agricultura de Precisión.

Ejemplos y aplicaciones Tendencias Conclusiones Desafíos


Manejo agronómicoUniforme o específico?

Urgell – Pla d’Urgell - Noguera


Manejo agronómicoDiferencias entre parcelas



Manejo agronómicoDiferencias dentro de las parcelas



Manejo agronómico Diferencias dentro de las parcelasDiferencias en qué y por qué?• Relieve de la parcela• Parámetros del suelo: Profundidad, composición, fertilidad, etc.

• Parámetros del cultivo: Fertilidad, densidad, dimensiones, insolación, etc.

• Manejo: Sistema de riego, manejo diferenciado involuntario,

etc.• Incidencia de plagas y enfermedades• Etc.


Diferencias dónde y cuándo?

• Variabilidad espacial a lo largo y ancho del campo

• Variabilidad temporal A lo largo de la campaña Entre campañas

Manejo agronómico Diferencias dentro de las parcelas


Cómo determinar estas diferencias?• Observación y localización (georreferenciación)

A partir de observaciones visuales- Más laboriosa- Menos objetiva- Menos repetible- Más costosa?

A partir de sensores próximos y remotos- Más rápida- Más objetiva- Más repetible- Más costosa?

Manejo agronómico Diferencias dentro de las parcelas


Agricultura de PrecisiónBases• Detectar y localizar la variabilidad ¿Dónde están las diferencias?

• Cuantificar y clasificar las diferencias ¿Son importantes?

¿Se pueden agrupar?

• Gestionar la variabilidad ¿Qué hago? ¿Cómo lo hago?

¿Dónde lo hago?


Agricultura de PrecisiónBases - ¿Y cuál es la novedad?• Detectar y localizar la variabilidad


Agricultura de PrecisiónBases - ¿Y cuál es la novedad?• Cuantificar y clasificar las diferencias• Gestionar la variabilidad


Agricultura de PrecisiónBases - Evolución • Revolución industrial velocidad y uniformidad


Agricultura de PrecisiónBases - Evolución • Revolución industrial campos mayores

Unidad de manejo = 100 ha!!


Agricultura de PrecisiónBases - Evolución • Revolución industrial campos mayores

A veces sin respetar la variabilidad natural!1945 1997 2017


Agricultura de PrecisiónBases - “Volver a los inicios”



Agricultura de PrecisiónObjetivos

• Incrementar la producción (si es posible)- ∆ rendimiento- Estabilizar las producciones

• Incrementar el rendimiento o eficiencia- Usar más insumos en zonas “capaces”- Usar menos insumos en zonas “saturadas”- Utilizar técnicas de aplicación que distribuyan los

insumos de forma más eficaz y eficiente• Incrementar la calidad de les producciones• Minimizar el impacto ambiental de la agricultura


Agricultura de PrecisiónEl ciclo

CICLO AP

ACTUACIÓN en CAMPO

Manejo específicoRiego

FertilizaciónProtección de

cultivos...

TOMA de DECISIONES

Oportunidad SSMZonificación

…

EXTRACCIÓN de INFORMACIÓN

AlmacenajeProcesadoMapeado

...

ADQUISICIÓNde DATOS

CultivoSuelo

TerrenoClima

...

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Agricultura de PrecisiónOpciones

2) Agricultura de precisión basadaen sensores y en tiempo real (sensor-based PA) No requiere geolocalización.

1) Agricultura de precisión basada en mapas digitales de información (map-based PA) Requiere geolocalización.

3) Fusión de les dos: AP basada en mapas y en sensores


Agricultura de PrecisiónOpciones: basada en mapas

Días

dT = días, semanas, meses


Agricultura de PrecisiónOpciones: basada en sensores en TR

ms!

dT = ms


Agricultura de PrecisiónOpciones: fusión mapas y

sensores

Días

dT = días, semanas, meses

ms!

dT = ms

Agricultura de Precisión y soluciones tecnológicasForo Nacional de Desarrollo Rural – A. Escolà 20/2/2018

Agricultura de Precisión “Hard”: Equipos High-Tech Poco uso de mano de obra Grandes superficies Programas bajo licencia (de pago) Procesos automatizados (tipo plug&play)

Agricultura de Precisión “Soft”: Equipos y soluciones Low-cost p. ej.: tel. móviles Requiere más mano de obra Superficies menores Programas libres Mayor necesidad de formación para decidir

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Agricultura de PrecisiónMás opciones



CICLO AP

ACTUACIÓN en CAMPO



cultivos...

TOMA de DECISIONES


…



...


CultivoSuelo

TerrenoClima

...

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Adquisición de datosSistemas Satelitales de Navegación GlobalSSNG o GNSS

Años 70/80

Años 2000


Adquisición de datosObservación visual georreferenciada

26


Adquisición de datosObservación visual georreferenciadaAplicaciones• Determinación de niveles de estado o de incidencia

mediante escalas ordinales: Vigor del cultivo Dimensiones del cultivo Nivel de incidencia de plagas o enfermedades Nivel de incidencia de malas hierbas


Adquisición de datosMedidas mediante sensores próximos


• Mapeado de cosecha



Longitud (º)o X (m)

Latitud (º)o Y (m)

Cosecha(kg)

X1 Y1 Lectura 1X2 Y2 Lectura 2X3 Y3 Lectura 3X4 Y4 Lectura 4X5 Y5 Lectura 5X6 Y6 Lectura 6X7 Y7 Lectura 7X8 Y8 Lectura 8X9 Y9 Lectura 9X10 Y10 Lectura 10X11 Y11 Lectura 11X12 Y12 Lectura 12... ... ...


Datos discretos de cosecha


Adquisición de datosMedidas mediante sensores próximosAplicaciones• Determinación de índices de vegetación para conocer

el estado del cultivo. Por ejemplo: Vigor/fertilidad, Estado hídrico, Detección de

plagas y enfermedades, etc.• Determinación de parámetros del suelo. Por ejemplo :

Fertilidad, Contenido de humedad, Profundidad, Textura, etc.

• Determinación de parámetros másicos y geométricos del cultivo y de su entorno. Por ejemplo : Cosecha, Dimensiones y estructura del cultivo,

Modelo digital del terreno, etc.


Adquisición de datosMedidas mediante sensores remotos


Adquisición de datosMedidas mediante sensores remotosAplicaciones• Determinación de índices de vegetación para conocer

el estado del cultivo (satélite>avioneta>dron): Vigor/fertilidad Estado hídrico Detección de plagas y enfermedades

• Determinación de parámetros geométricos del cultivo y su entorno (dron y técnicas fotogramétricas): Dimensiones y estructura del cultivo Modelo digital del terreno


• Misiones Sentinel – ESA (https://sentinel.esa.int)Sentinel-1: sensor radarAplicaciones de la polarimetría en:

• Agricultura: identificación del tipos de cultivo, monitorización del estado del cultivo, medida de la humedad del suelo a baja resolución.

Sentinel-2: sensor óptico13 bandas espectrales (R,G,B y NIR a 10m de resolución):

• Agricultura: índices de vigor de la vegetación cada 5 días!

Sentinel-3: sensor óptico, térmico y altimétricoColor, temperatura y altimetría pero con resoluciones espaciales más bajas (300-500 m).

Adquisición de datosMedidas mediante sensores remotos



CICLO AP

ACTUACIÓN en CAMPO



cultivos...

TOMA de DECISIONES


…



...


CultivoSuelo

TerrenoClima

...

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•Técnicas geoestadísticasDatos interpolados continuos

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Extracción de informaciónProcesado de datos

Datos discretos de cosecha


• Cultivo: Viña (Pinot noir)• Superficie: 5 ha• Cosecha: 51,5 toneladas• Prod. media: 10,30 t/ha

• Prod. mínima: 0,31 t/ha• Prod. máxima: 22,73 t/ha

ALTA VARIABILIDADArnó et al., 2005


37




38

Zonificación



Extracción de informaciónCaracterización de plantaciones

Escolà et al. (2017, Precision Agriculture). DOI 10.1007/s11119-016-9474-5


Soil pH

Extracción de informaciónGeneración de mapas de suelo

Muestreo sistemático


• Mapeado de parámetros del suelo en continuo

www.veristech.com


Muestreocontinuo


1997

Área salina no productiva

CEa del suelo

Camino

Movimientos de tierras

Balsa

• Mapa de CEa a partir de datos continuos



Extracción de informaciónSensores remotos de cultivo• Mapeado de características del cultivo



CICLO AP

ACTUACIÓN en CAMPO



cultivos...

TOMA de DECISIONES


…



...


CultivoSuelo

TerrenoClima

...

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Sistemas de Información Geográfica (SIG o GIS)

(Agelet-Fernández, 2007; Arnó et al., 2009)

Toma de decisionesAP basada en mapas


Procesos geoestadísticos

Manejouniforme

2 zonas de manejo

3 zonas de manejo

Toma de decisionesAP basada en mapas

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Mapas de actuación o de prescripción



CICLO AP

ACTUACIÓN en CAMPO



cultivos...

TOMA de DECISIONES


…



...


CultivoSuelo

TerrenoClima

...

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Posibilidades de manejo:

1. Manejo uniforme

2. Manejo por zonas

3. Manejo individual

49

Actuación en el campoOperaciones de manejo


Toma de decisionesAP mapas – Mapa de prescripción

50


Toma de decisionesAP mapas – Mapa de prescripción

51


Tecn

olog

ías

de

actu

ació

n va

riabl

e

Aplicación ON/OFF

Basada en sensores en tiempo real

(sin GNSS)

Control de solape según posición

(GNSS)

Basada en mapas(GNSS)

Actuación variable continua

Basada en sensores en tiempo real (sin

GNSS)

Basada en mapas(GNSS)

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Actuación en el campoTecnologías de Actuación Variable - VRT


Actuación en el campoOtras soluciones tecnológicas

• Muchas soluciones implementadas en maquinaria agrícola no son estrictamente Agricultura de Precisión: Guiado automático Control de secciones Monitoreo y control de equipos (ISOBUS)

• La Agricultura de Precisión implica monitoreo del cultivo y/o de su entorno y manejo de la variabilidad detectada.

• Sin embargo estas tecnologías han contribuido de forma importante al avance de la Agricultura de Precisión.


La maquinaria tiende a ser cada vez mayor

Tendencias en agriculturaa) Automatización de grandes equipos


http://www.nextnature.net/2012/11/let-the-robotic-farmers-feed-the-world/

Tendencias en agriculturab) Flotas de mini/micro-robots

La tecnología ya existe (?)


Tendencias en agriculturaY en el futuro?

Naïo – Ted

Amazone – BoniRob Fendt (AGCO) – MARS

Agrointelli – Robotti

Agrocom


ConclusionesEn resumen...

• La AP es una disciplina transversal y pluridisciplinar que incluye: Aspectos agronómicos Experiencia local Ingeniería Automatización Geoestadística Etc.

• ... con el objetivo último de conocer qué pasa en las explotaciones agrícolas y gestionar la variabilidadtomando decisiones de manejo mejor fundamentadas.


Desafíos de la agricultura• Producir más alimentos y de mayor calidad

• Producir de manera más respetuosa con el medio ambiente

• Producir de manera más eficiente

• Convertir datos en información útil y ésta en decisiones agronómicas acertadas

• Ampliar la formación de los nuevos agricultores y técnicos

• Gestionar las explotaciones de forma multidisciplinaria (agronomía + electrónica + telecomunicaciones, etc.)

AGRICULTURA DE PRECISIÓN

Agricultura de Precisión y

Soluciones tecnológicas

Àlex Escolà[email protected]

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