De la agricultura tradicional a la agricultura de precisión

Juan Morillo Barragán. UEX Escuela de Ingenierías Agrarias

ÍNDICE

Inicios de la agricultura

12 500

8500

7500

3000

1000

TURQUIA: se favorece el crecimiento de plantas útiles,cosechándolas en grandes cantidades

7000

AC

TURQUIA: se domestica por primera vez un cultivo comoes el centeno. Le siguen las lentejas, trigo, etc

Se inventa la rotación de cultivos, dejando que la tierrarepose en ciclos alternos para recuperar sus nutrientes

Se domestica la calabaza (Méjico) y la patata (Perú)

Aparecen las primeras civilizaciones como sociedadesagrarias sedentarias: Sumeria en Iraq y antiguo Egipto

Se introduce el hierro en las herramientas agrícolas

Inicios de la agricultura

700

1500

1600

1804

1892

La cultura musulmana sirve de puente para laintroducción de inventos y conocimientos agrícolasprocedentes del lejano Oriente: arroz, algodón y cañade azúcar

1930

2010

1950

1940

1994

DC

El descubrimiento de América aporta nuevos cultivoscomo el maíz, patata, tomate, tabaco, cacao, cacahuete,aguacate, fresa y judías entre otros.

Cambios sociales en la distribución de la propiedad conaumento de la propiedad privada y obreros en lasciudades

Invención de la locomotora a vapor de Trevithick

Invención del primer tractor degasolina

Primer fertilizante artificial

El primer pesticida artificial:DDT

Mecanización del campo

Alimentos modificados genéticamente: transgénicos

Agricultura de precisión

La agrimensura

Agrimensura: según el diccionario de la Real Academia, es el arte de medir las tierras

La agrimensura: Egipto

Egipto año 1700 a.C.: “Censo del Oro y de los Campos”Inventario de los bienes valorados en función del rendimiento potencial de sus tierras cada año

NilómetroCrecidas periódicas del rio Nilo

La agrimensura: Egipto

Agrimensores en Egipto: conocidos como los estiradores de cuerdas (arpedonaptos)

La agrimensura: Roma

Agrimensor o gromaticus: calculaba las superficies para dividirla en parcelas o marcaba el recorrido de las calles de una ciudad

groma

La agrimensura: Roma

CHOROBATES

Acueducto los Milagros de Mérida

CaudalPendiente

sección

Agricultura tradicional

Agricultura de precisión

Agricultura sostenible

Agricultura de precisión

Políticas agrarias Incremento de la rentabilidad Respeto al medio ambiente Nuevas tecnologías

La búsqueda de la posición

¿Dónde estoy?¿Dónde me encuentro?

1 REFERENCIAS TERRESTRES

2 REFERENCIAS ASTRALES

3 BRÚJULA

5 GPS: Sistema Global de Posicionamiento

6 GNSS: Sistemas Globales de Navegación por Satélite

4 COORDENADAS GEOGRÁFICAS: longitud y latitud

Inicios de la carrera espacial

Lanzamiento del primer satélite artificial (URSS) 

Sputnik 1

1957Se usa la técnica Doppler para su 

monitorización

CONSTELACIONES GPS GLONASS GALILEO COMPASS

GPS GLONASS COMPASS GALILEO

Satélites operativos 24 24 30 30

Planos orbitales 6 3 3 3

Altitud km 21000 19000 21150 23000

Constelaciones GNSS

16

Sectores GNSS

?

1 SECTOR ESPACIAL

2 SECTOR CONTROL

3 SECTOR USUARIOS

23

14

1

2

4

3

Satélites en coordenadas conocidas

Determinación geométrica de la posición

Intersección de

3 esferas

Medida de la distancia

distancia = velocidad x tiempodistancia = velocidad x tiempo

340 m/s

receptor

satélite

La medida del tiempo

Tipo de reloj  Estabilidad diaria  (f/f) 

Tiempo que tarda endesviarse un segundo

Cristal de cuarzo  10‐9 30 años

Rubídio  10‐12 30 000 años

Cesio  10‐13 300 000 años

Hidrógeno  10‐15 3 000 000  años

Lógica cuántica 10‐15 3 700 000 000  años

Galileo Passive Hydrogen MaserGalileo rubidium clock

Estabilidad de los relojes (fuente: A.Leick, pp.28)

Los átomos emitiendo una frecuencia de microondas

Estado del reloj del receptor

Fuentes de error en los GNSS

ρ

La corrección diferencial

“la corrección diferencial generada por el equipo GNSS fijo es válida en el equipo móvil duranteun periodo de tiempo (latencia <1s) y para los mismos satélites a la vista”

Radio Modem / GPRS

Tipos de receptores y precisiones

NAVEGADORESGNSS

RECEPTORES RTK

<  1 ‐ 5 m <  1 – 5 cm

Corrección  diferencial por satélites geoestacionarios

•WAAS: Estados Unidos de América•EGNOS: Europa•MTSAT: Japón•CWAAS: Canadá•GAGAN: India•SNAS: República Popular China

Redes RTK para correcciones 

VISOR GNSS

REP

IGN

Redes RTK : estación de referencia cercana

i

B

C

A

Internet

Ad

Cd

Bd

Cobertura de la zona

Ancho de banda consumido para Estación simple o de red

RTCM 2.3: 1,46 MB / hora

RTCM 3.1: 1 MB / hora

Zonas sin cobertura: repetidor con portatil

Zonas sin cobertura: repetidor con móvil

Uso de la REP

227465

662826 911

0

200

400

600

800

1000

2010 2011 2012 2013 2014

Número de equipos registrados/año

Horas y número de conexiones

Sistemas de guiado

Pantalla(receptor)

Antena

manual automáticoasistido

Pantalla  (receptor)

Antena

Controlador navegación

Motor electromecánico

Pantalla

Antena (receptor)

Controlador navegaciónSensor 

dirección

Interfaz vehículo

Sistemas de guiado: tipos de correcciones

GAMA ALTA

MERCADO PRINCIPAL

NIVEL DE ENTRADA

Sistemas automáticos de 

guiado

RTK

SF2 / Omnistar

SF1

EGNOS

Precisiones de sistemas de guiado

OPCIÓN APLICACIONES RECOMENDADAS PRECISIÓN

EGNOS Abonado, herbicida 1 m

SF1 Laboreo, Pulverización, siembra neumatica 30 cm

Omnistar, SF2 Siembra, pulverización, recolección 10 cm.

RTK Alomado, siembra, laboreo, redes de riego (repetitividad) 1-2 cm

Sistemas de guiado: ejes

El movimiento de cabeceo es una rotación sobre el eje que pasa por las ruedas.

El alabeo es el movimiento longitudinal producido por los taludes.

La maniobra de guiñada es una rotación sobre el eje vertical.

Control de navegación

Sistemas de guiado: ventajas

Disminución de la atención del operario sobre la conducción

Conducción en situaciones atmosféricas desfavorables: poca luz, polvo o niebla

Reducción de insumos por solapes: semilla, combustible, agroquímicos

Reducción mano obra de apoyo (marcar pasadas, etc)

Beneficio medioambiental al economizar combustibles y agroquímicos

Sistemas de guiado: ahorro

Nieminen y Sampo (1993) Buick y Lange (1998)• Método tradicional → 8% solape• Guiado asis do → 2 % ó 3 % solape• Autoguiado→ 1 % solape

Perez (2007) Autoguiado→ reduce un 8 % solape

Aplicación herbicida Siembra

Sistemas de guiado: amortización

Preparación siembramaíz

60 l/m2

SecaderoGastos fijos: 10914 €Gastos variables: 3000 – 5000 €

Recolección42 ha (15 grados)Rto: 16630 kg/ha

Malas hierbas

Aplicación herbicidaGlifosato + MCPA 

Siembra

Plantación automática

Fotos de http://gaiagroup.es/

Nivelación GNSS

Fotos de http://www.tecnoagri.es

Recolección de los datos topográficos detallados mientras el tractor hace el recorrido por el campo

Introducción de la cota del plano de nivelación para ejecutar el movimiento de 

tierras  acorde a los datos topográficos

Nivelación láser

•Emisor•Receptor•Consola de control

http://www.nievasargentina.com.ar/productos/agriculturayganaderia‐de‐precision/nivelacion‐laser/nivelacion‐laser.jpg

Laser escáner: LIDAR

Teledetección: proceso

45 ‐ Tema 1

Índices de vegetación

Clasificación

Normalización

Realces

Correcciones geométricas Correcciones radiométricas

Drones: ortocopteros

Un vehículo aéreo no tripulado (UAV), comúnmente conocido como dron, es una aeronave sin piloto. Un UAS es un sistema aéreo no tripulado (aeronave, cámaras, etc.) 

UAV o dron: aviones

FASES

Planificación de la misión y del vuelo

Definir la zona de la misión y las zonas de 

exclusión

Definir precisión, altura y recubrimiento

Adquisición de las imágenes y control de 

vuelo

Control del vuelo

Herramientas de seguridad

Procesamiento de las imágenes y obtención 

de resultados

Análisis de la vegetación

Imágenes: 288 Altura de vuelo: 100 mResolución: 5 cm Superficie: 150 haÍndice de Vegetación de Diferencia Normalizada(NDVI) 

Drones: movimiento de tierras

Drones: superficies

Drones: curvas nivel

Internet de las cosas

1990 2000

Instituciones

2010

Hogares

Trabajos 2020

Personas

Cosas

Dispositivos electrónicos

Placa Arduino UNO

Redes Sensoriales (WSN)

MOTE: nodosPequeño tamaño

Ubicuo

Características: Escalabilidad Alta disponibilidad Fácil Implantación

Aplicaciones WSN en agricultura

Trazabilidad de flotas de transporte hortofrutícola

TRANSMISOR

SENSOR

BATERÍA

Medición en condiciones de transporte

Temperatura del emisor dentro del remolque

• Ubicación• Orientación

0

2

4

6

8

Emisor 1‐2Emisor 9

Emisor 3‐4Emisor 5‐6

6,4

5,2

4,5

0

6,4

5,24,5

0

IzquierdaDerecha

0,0%

20,0%

40,0%

60,0%

80,0%

100,0%

Emisor 1‐2Emisor 9

Emisor 3‐4Emisor 5‐6

82,8% 87,8% 91,8%

0,0%

79,0% 87,8% 92,7%

0,0%

Izquierda

Derecha

Humedad del emisor dentro del remolque

Interfaz gráfica en la web