Agricultura de precisión con UAV/RPA

Que es la Agricultura de Precisión?

Es un término agronómico que define la gestión de parcelas agrícolas sobre la base de la observación, la medida y la actuación frente a la variabilidad inter e intra-cultivo. Requiere un conjunto de tecnologias (Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS), imágenes provenientes de sensores  tanto satelitales como aerotransportados y Sistemas de Información Geográfica (SIG)) para estimar, evaluar y entender dichas variaciones. La información recolectada puede ser empleada para evaluar con mayor precisión la densidad óptima de siembra, estimar la cantidad adecuada de fertilizantes o de otros insumos necesarios, y predecir con más exactitud el rendimiento y la producción de los cultivos.

 

 

Que es un UAV?

UAV (Unmanned Aerial Vehicle) o comúnmente «dron»​ es un vehículo que vuela sin tripulación y reutilizable, capaz de mantener de manera autónoma un nivel de vuelo controlado y sostenido,  propulsado por un motor de explosión, eléctrico, o de reacción.

El diseño de los UAV’S tiene una amplia variedad de formas, tamaños, configuraciones y características. Históricamente surgen como aviones pilotados remotamente Aumentando a diario el empleo del control autónomo de los mismos. Existen dos variantes: los controlados desde una ubicación remota, y aquellos de vuelo autónomo a partir de planes de vuelo pre-programados a través de automatización dinámica.

 

 

 

Los UAV’S la solución más completa para cuidar los cultivos.

Las aplicaciones más demandadas con los UAVs se desarrollan en el sector de la agricultura de precisión, debido a los grandes beneficios que aporta el empleo de estas plataformas y las herramientas que incorporan, lo cual proporciona al agricultor información ventajosa para realizar acciones más optimizadas.

 

 

El uso de UAV/RPA  pone a disposición de los agricultores y productores del campo, una alternativa novedosa  para monitorizar y analizar la salud de los cultivos y de las plantaciones en sus diferentes etapas de crecimiento, desde el periodo de siembra y preparación de los suelos hasta el periodo de cosecha, ayudándoles con información clave para:

• Optimizar su intervención en las parcelas.
• Aumentar el rendimiento agrícola.
• Importantes ahorros en tiempo.
• Reducción de costos de producción.

 

 

La agricultura de precisión mediante UAV’S proporciona información de los cultivos que no puede ser percibida por el ojo humano, esto se hace mediante la combinación de fotografías aéreas del terreno con cámaras multiespectrales y cámaras infrarrojas incorporadas en el UAV.

 

El Agri-Sensor

Cámara con sensor multibanda para grabar imágenes de las cosechas en cuatro canales espectrales. Se adapta a todos los UAV/RPA, tanto multirotores como de ala fija gracias a su formato de mini-cámara y su ligereza.

 

Sus conexiones Wi-Fi y USB hacen que los datos sean accesibles desde todos los soportes: ordenador, smartphone o tableta.

El Agri- Sensor cuenta con:

• Sensor multiespectral: 4 cámaras espectrales 1,2 Mpx 10 bits obturador global. Capta la luz que reflejan las plantas en cuatro canales espectrales diferentes: verde, rojo, así como dos bandas infrarrojas invisibles para el ojo humano.
• Sensor solar: memoriza la intensidad de la luz que emana del sol en estas mismas cuatro bandas de luz.

El Agri- Sensor te ayuda a:

• Identificar las áreas problemáticas de los campos y plantaciones que necesitan mayor atención.
• Mejorar la fertilización a través de la detección de síntomas generados por la falta de nutrientes.
• Controlar y optimizar el uso de plaguicidas para prevenir el estrés biológico de los cultivos.
• Estimar el rendimiento del cultivo mediante el procesamiento y la explotación de los índices agronómicos.
• Analizar el comportamiento de las plantas tras el riego.

 

 

Utilizando la información capturada por el sensor se  logra estimar el rendimiento de los cultivos y de las plantaciones mediante el procesamiento y la explotación de los siguientes indicadores:

• Indice de Vegetación de Diferencia Normalizada mejorada (ENDVI).
• Índice de Vegetación Normalizado Verde (GNDVI).
• Índice de Vegetación de Diferencia (DVI).
• Uniformidad de campo.
• Altura de planta.
• Índice de Vegetación de Diferencia verde (GDVI).
• Índice de Vegetación Ajustado por el Suelo Optimizado (OSAVI).
• Índice de Vegetación Renormalizadas (RDVI).
• Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI).
• Índice de Vegetación Ajustado al Suelo (SAVI).
• La cobertura del dosel.
• Índice de hoja verde.
• Fila de conteo de vegetales
• Waterpooling

 

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Con el vuelo de un UAV se puede cubrir una extensión enorme en un sólo vuelo, realizando la recopilación de información descrita anteriormente de una manera mucho más eficiente; esta información, junto con información de satélites y otros medios, se puede pos procesar o procesar en tiempo real para obtener un mapa de operación. De esta manera, el UAV puede incorporar en su sistema el mapa diseñado y distribuir de forma optimizada, con técnicas de «capsule dropping», semillas, fertilizante y demás.

 

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Los Movimientos de la Tierra.

Cuando éramos chicos, en el colegio nos enseñaron cómo pese a que en la antigüedad se creía que la Tierra era plana y el centro del universo, gracias a grandes personajes de la historia, se demostró que la tierra ni era plana, ni era el centro del universo. De hecho, ésta es la que gira en torno al sol, realizando el movimiento conocido como de translación, y mientras gira en torno al sol también gira en torno a sí misma, realizando el movimiento de rotación.

Pero más allá de todo esto, no nos contaron nada más, pese a que sí que lo hay. La Tierra no se mueve únicamente en torno al sol y sobre sí misma, sino que además tiene otros tres movimientos principales adicionales: precesión de los equinoccios, nutación y el bamboleo de Chandler.

Además de estos cinco movimientos principales, existen otros movimientos históricamente considerados secundarios como son las variaciones del plano elíptico en el que se describe el movimiento de translación, las variaciones en la excentricidad de la elipse descrita en este movimiento, o los movimientos que realiza la Tierra por estar dentro del Sistema Solar, o por estar dentro de la Vía Láctea.

A continuación, una breve descripción de cada uno de los cinco movimientos principales:

Movimiento de Rotación

Este movimiento, de sobra conocido por todos, se define como el que hace la Tierra sobre su propio eje. La rotación es el movimiento por el cual existen los días y las noches, y cada rotación tiene una duración de prácticamente un día (más concretamente son 23 horas 56 minutos y 4.1 segundos).

No se puede decir que exista un único descubridor de la existencia de este movimiento, aunque el primero que hizo una propuesta firme al respecto fue Johannes Müller en el siglo XV, aunque no fue hasta más tarde, con la ayuda de Copérnico y Newton, cuando la existencia de la rotación terrestre quedó totalmente demostrada.

Movimiento de Rotación.

Movimiento de Traslación

Al igual que el movimiento de rotación, el de translación es de sobra conocido por todos. Se define como el movimiento que hace la Tierra en torno al sol, describiendo una elipse que tarda en ser recorrida 365 días, 5 horas y 47 minutos. Debido al hecho de recorrer una órbita, la Tierra varía su distancia respecto al sol mientras describe esta trayectoria, dándose el perihelio (punto más cercano al sol) los primeros días de Enero, y el afelio (punto más alejado del sol) los primeros días de Julio.

El primero en proponer firmemente la existencia de este movimiento fue el griego Filolao de Crotona, aunque los seguidores de la teoría geocéntrica mantuvieron este pensamiento enterrado hasta que en el siglo XVI Copérnico revolucionó la astronomía con su modelo heliocéntrico que, pese a no ser el primero, sí que fue el primero en recibir un gran apoyo y respeto por la sociedad de la época.

Movimiento de Traslación.

Movimiento de Precesión de los Equinoccios

Si bien al comienzo del artículo he afirmado que en las escuelas sólo se enseñan los movimientos de translación y rotación, bien es cierto que algunos afortunados han podido ser ilustrados en un tercer movimiento de la tierra no tan conocido como los dos anteriores. El movimiento de precesión de los equinoccios es el que describe el inclinado eje de la tierra de forma circular. Más concretamente, es el movimiento que hace el polo norte terrestre respecto al punto central de la elipse que describe la Tierra en el movimiento de translación.

Este movimiento fue descrito y calculado por primera vez en la antigua Grecia por Hiparco de Nicea. La causa física fundamental de la existencia de este movimiento es el momento de fuerza que ejerce el Sol sobre la Tierra, aunque este movimiento también se ve fuertemente afectado por el movimiento de las placas tectónicas, por lo cual su periodicidad no es tan precisa como en el caso de los movimientos de rotación y translación. Aún así, su duración estimada es de 25 780 años, lo que también es conocido como año platónico.

Movimiento de Precesión de los Equinoccios.

Movimiento de Nutación

Entrando ya en movimientos más complejos, nos encontramos con el movimiento de nutación. El eje de la Tierra, como acabamos de describir en el punto anterior, se mueve de forma circular mediante el movimiento de precesión, pero los círculos que describe no son exactos. De hecho, el movimiento de nutación lo que hace es generar oscilaciones haciendo que el eje de la tierra se incline un poco más o un poco menos respecto a la circunferencia que describe el movimiento de precesión.

Este movimiento, fue descubierto en 1728 por James Bradly, pero cuando lo dio a conocer no conocía aún la causa de la existencia del mismo. Esto fue demostrado 20 años más tarde, cuando los cálculos de distintos físicos y astrónomos determinaron que este movimiento era causado directamente por la atracción gravitatoria de la Luna.

Movimiento de Nutación.

Bamboleo de Chandler

Por si no eran pocos los cuatro movimientos ya existentes, en 1891 el astrónomo Seth Carlo Chandler descubrió una nueva irregularidad en la oscilación del eje de la Tierra. Este nuevo movimiento, conocido como el bamboleo de Chandler, se trata de un movimiento oscilatorio del eje de la Tierra que hace que se desplace hasta 9 metros de la posición predicha para un momento concreto.

La causa real de la existencia de este movimiento aún no ha sido averiguada a día de hoy, aunque ha habido varias teorías al respecto, desde que podría estar causado por los cambios climáticos hasta que la causa real podría ser las variaciones de concentración salina en el mar. El máximo rango registrado por esta oscilación ocurrió en el año 1910, y por razones que aún se desconocen, este movimiento desapareció durante seis semanas en el año 2006.

Bamboleo de Chandler.

Autor: Miguel García Álvarez – Ingeniero de Telecomunicaciones,  UPM-España

Twitter: @Milhaud

 

GeoMarketing

Que es GeoMarketing?

El geomarketing es una disciplina de gran potencialidad que aporta información para la toma de decisiones de negocio apoyadas en el modelado de variables georreferenciadas. Nacida de la confluencia del marketing y la geografía permite analizar el tamaño y características de la oferta y la demanda de alguna actividad económica mediante la localización de los clientes, puntos de venta, sucursales, competencia directa o indirecta, etc.; localizándolos sobre un mapa digital o impreso a través de símbolos y colores personalizados. Las inferencias y predicciones dentro de esta disciplina van más allá del uso tradicional del análisis cualitativo y cuantitativo, pertenecen a una creciente vertiente de análisis llamado «análisis geoespacial».

Con el boom e implementación en muchas áreas del conocimiento de las tecnologías conocidas como Sistemas de información geográfica o SIG, recientemente muchas compañías o negocios se han visto envueltas en la necesidad de aperturar áreas de investigación de mercados que incluyan la variable espacial (ubicación) para saber por ejemplo dónde se encuentran sus mejores clientes, determinar el tamaño del mercado de una ciudad y en qué medida un cliente debe viajar para obtener un producto o servicio que ofertamos en nuestro punto de venta. Con el Geomarketing podemos optimizar el mercado de manera exitosa, apoyados en herramientas como la geocodificación o el análisis espacial que ayuden a la mejor toma de decisiones en temas como las ventas por mencionar alguna.

El Geomarketing ofrece una visión global y profunda de los factores relevantes de la estructura y las operaciones comerciales de la empresa. En pocas palabras, Geomarketing trae claridad a los muchos en que las cuestiones con que se enfrentan las empresas. Por ejemplo, ¿dónde se encuentran mis clientes? , ¿Dónde está la rotación más alta de cierto producto?, ¿Dónde están mis grupos objetivo?, ¿Dónde están los puntos fuertes y las debilidades de mis mercados? , y así sucesivamente. Los datos de la compañía se pueden analizar geográficamente porque esta información por lo general contiene un componente que es súper elemental: la ubicación específica. Estos análisis permiten a las empresas de concentrarse en sus mercados regionales con una mayor precisión.

80% de los datos cuentan con una componente de ubicación, lo que hace posible representarlos en un mapa.

El Geomarketing tiene un enfoque multifacético que permite tanto una visión global del mercado y los datos de la empresa, así como los análisis micro-geográfico detallado. Esta flexibilidad es vital cuando se trata de maximizar su potencial e identificar sus grupos objetivo en mercados altamente competitivos, en los que se deben tomar en cuenta los factores de amplio alcance, tanto locales y externos.

Las áreas de aplicación del Geomarketing van desde el departamento de ventas, pasando por el de mercadotecnia y el logístico estas son divisiones de las compañías que controlan datos extraen información y generan conocimientos valiosos a partir de datos de la empresa, los clientes y del mercado. Se puede por ello determinar las fortalezas y debilidades del mercado, evaluar y comparar los volúmenes de negocios regionales, optimizan una sucursal y/o redes de ventas, campañas de marketing, planificar y desarrollar las estrategias de expansión. La visualización geográfica y análisis de datos crean nuevas oportunidades de crecimiento y optimización de mercado. Por otra parte, las ideas resultantes sirven como una base objetiva y transparente para la toma de decisiones de negocios importantes. Otras de las aplicaciones que se derivan de esta práctica son:

Aplicaciones derivadas del GeoMarketing.

Las aplicaciones dentro del Geomarketing son tan variadas como las propias del marketing en general, siempre considerando de forma central el papel del espacio geográfico en los fenómenos microeconómicos: implantación de nuevos centros de venta, evaluación de la localización de establecimientos ya existentes, análisis del impacto que tiene sobre el propio negocio la localización de la competencia, etc.

En concreto, el conocimiento de las áreas de mercado de un negocio (centro comercial, banco, industria, etc.) constituye una información importante no solo para la planificación de la expansión de nuevas sucursales o establecimientos, sino que en el caso de puntos de venta ya existente sirve de ayuda importante para sus políticas comerciales y de marketing; por ejemplo, la cobertura de las acciones publicitarias y promocionales de un establecimiento debería centrarse en los límites territoriales del área de mercado o zona de influencia.

 

Autor: Edgar Camacho Estrada

Especialista en Geomarketing.

Twitter: @CamachoEstrada

 

 

Aplicaciones de la Geomática

La Geomática es una disciplina transversal, es decir, una persona que haya estudiado Geomática tiene un amplio abanico de posibilidades de aplicar sus conocimientos y habilidades en una gran variedad de campos.

La Geomática es multidisciplinaria por naturaleza. Topografía y cartografía, teledetección, fotogrametría, geodesia, sistemas de información geográfica (SIG) y sistemas de posicionamiento global (GNSS y GPS) componen la Geomática y estas disciplinas, a su vez, se extienden a una amplia variedad de campos y tecnologías, incluyendo geometría digital, gráficos por ordenador, procesamiento digital de imágenes, realidad virtual, CAD, sistemas de gestión de bases de datos, estadísticas espacio temporales, inteligencia artificial y tecnologías de Internet, entre otros.

Algunas de las Aplicaciones de la Geomática son las siguientes:

Agricultura

Gracias a la Geomática, los agricultores pueden, entre otras muchas posibilidades, adaptar sus métodos de cultivo, teniendo en cuenta la variabilidad interna de la misma parcela de tierra, mediante el uso de tecnologías y técnicas geomáticas como GPS, topografía, fotogrametría, teledetección o los Sistemas de Información Geográfica (SIG), LIDAR. Algunos de los ámbitos de actuación son: Control de plagas, control de producción, delimitación de cultivos, agricultura de precision.

Mineria

En minería es necesario, por ejemplo, diseñar, mantener y manipular datos geográficos mediante el uso del software especializado con el propósito de crear mapas y modelos en 2D y 3D. Con la ayuda de tecnologías geomáticas como el láser 3D se pueden actualizar los mapas de estado de la mina, monitorizar taludes o mapear las grietas de las rocas, una información indispensable en la prevención de accidentes. Sondeos, control geométrico y control de la explotación minera son tareas que atañen a la persona experta en Geomática y Topografía.

Transporte

Los sistemas de control y planificación del tráfico urbano requieren de herramientas y soluciones geomáticas. Los analistas geomáticos utilizan aplicaciones avanzadas de GPS en tierra, mar o aire para una variedad de aplicaciones de posicionamiento y  navegación.

Actividades inmobiliarias

Una persona experta en Geomática está capacitada para emitir certificados de eficiencia energética y gestionar y administrar propiedades inmobiliarias, además de ser el experto que captura la información sobre el terreno y todos los objetos geográficos que están en, sobre o bajo él, mediante todas las técnicas disponibles (Topografía y GPS, Fotogrametría, Teledetección, LIDAR, etc)

Salud

Análisis, representación, visualización y modelización de imágenes y datos para generar información de alta precisión en diagnósticos y supervisión de la evolución de determinadas patologías. Ayudar a prevenir y detectar con antelación enfermedades, así como planificar los servicios de atención médica.

Defensa

En materia de seguridad, las personas expertas en Geomática recogen datos geoespaciales utilizando dispositivos de imágenes y GNSS y equipos topográficos. Capturan, analizan, procesan, presentan, difunden y gestionan esos datos para apoyar las operaciones. Producen mapas digitales y en papel, tablas o visualizaciones tridimensionales que ayudan a los mandos a tomar decisiones de estrategia militar.

Administración Publica

Los datos e información capturada por un analista Geomático resultan indispensables para toma de decisiones que afectan a la ciudadanía. Una administración pública de cualquier ámbito que aporta soluciones geomáticas a los problemas de una comunidad es garantía de que los recursos públicos se administran de manera eficiente y cabal. El trabajo de los analistas geomáticos en el seno de las instituciones públicas comprende desde la gestión cartográfica y catastral a la delimitación del territorio pasando por la gestión urbanística y de servicios, el control, gestión y mantenimiento de inventarios, infraestructuras y equipamientos y el asesoramiento técnico en la elaboración de normativas.

Suministro de agua, actividades de saneamiento, gestión de residuos y descontaminación

Con el uso de un Sistema de Información Geográfica (SIG) es posible manejar simultáneamente datos topográficos, urbanísticos y catastrales, información sobre los sistemas de los servicios principales (saneamiento, agua, gestión de residuos) y fotografías aéreas, lo que permite un análisis esencial en la toma de decisiones. Los levantamientos hidrográficos son estudios necesarios para determinar y medir la profundidad, la anchura y el curso de las corrientes o la ubicación y profundidad de los pozos.

 

Suministro de energía eléctrica, gas, vapor y aire acondicionado

Los crecimientos de la población hacen que sea necesario reemplazar los sistemas de transmisión eléctrica tradicionales. Los trazados de nuevas líneas eléctricas requieren de soluciones geomáticas tanto en la fase de planificación y diseño como en la de construcción. Trabajos en infraestructuras energéticas, tanto tradicionales como renovables, requieren de los conocimientos de una persona que estudie Geomática para analizar la ubicación idónea de parques eólicos o estaciones solares.

Eratóstenes «El Padre» de la Geodesia.

Eratóstenes de Cirene (Cirene, 276 a.c. – Alejandría, 194 a.c.) fue un matemático, astrónomo y geógrafo griego de origen cirenaico.

Eratóstenes poseía una gran variedad de conocimientos y aptitudes para el estudio. Astrónomo, poeta, geógrafo y filósofo, su apellido fue Pentathlos, nombre que se reservaba al atleta vencedor en las cinco competiciones de los Juegos Olímpicos. Suidas afirma que también era conocido como el segundo Platón.

 

Eratóstenes lo apodaban “Betha”, segunda letra del alfabeto griego, porque según su amigo y rival académico Arquímedes, Eratóstenes era el segundo mejor en todo. Destacado matemático, filósofo. Nos heredó su método de “cribado” de múltiplos para obtener series de números primos.  Pero sucede que Eratóstenes fue el primero en algo: ser el primer humano en calcular de manera precisa la circunferencia de la tierra, sentando las bases para la ciencia de la Geodesia.

Cuenta la historia que un día se encontraba leyendo uno de los pergaminos de la Gran Biblioteca de Alejandría (de la que el era el Curador en ese momento), cuando encontró un papiro que relataba que el dia del solsticio de verano en la ciudad de Siena (que se encontraba a 5000 estadios al sur de la ciudad de Alejandría) exactamente cuando el sol pasaba por su Cénit, alrededor del mediodía, el sol se reflejaba exactamente en el fondo de un pozo de agua en esa ciudad.  Esto le llamó la atención poderosamente la atención.

¿Sería posible que ese mismo día un Estilo o aguja (algunos refieren un obelisco) no proyectara sombra en Alejandría?

Esta respuesta tendría grandes implicaciones ya que, si se recuerda, para ese entonces se tenía la certeza de que la Tierra era plana. Así que Eratostenes envío a un emisario Siena a constatar lo referido en el papiro, mientras él llevaba un registro de la sombra de la sombra del estilo en Alejandría. Cuando comparó los registros se dió cuenta que el mismo día a la misma hora, el sol se reflejó en el fondo del pozo en Siena, mientras que en Alejandría el estilo proyectaba una sombra bien definida.

¿Cómo era ésto posible? Esto iba en contra de todo lo que se creía del Universo en los días de Eratóstenes. Si la Tierra era plana el sol no debía proyectar sombra en Siena, ni en Alejandría, o debería proyectar la misma sombra al mismo tiempo. La única explicación posible, era concluir que la Tierra no era plana: era redonda.

Así que siguiendo la lógica de la figura anterior, procedió a calcular el valor que tendría la circunferencia. Utilizando los registros cálculo que el ángulo α, era de aproximadamente 7.12º (otros alegan 7.5º), lo que equivale a la 1/50 parte de los 360º del arco de la circunferencia, por lo que la longitud de ésta debería ser la distancia entre Alejandría y Siena (5000 Estadios)  multiplicada por 50, o sea 250,000 Estadios.

Se desconoce el valor exacto de la equivalencia del Estadio con alguna de nuestras unidades de longitud actuales. Pero eso no importa. Tanto el razonamiento como sus conclusiones son correctos. El resultado sólo puede ser más o menos preciso. Gracias a su agudeza de pensamiento, podemos considerar a Eratóstenes “Alpha” , primero,