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Imágenes de satélite y agricultura: Presente y futuro

Mª Auxiliadora Casterad

Unidad de Suelos y Riegose-mail:[email protected]

Jornada Técnica Canal de Aragón y Cataluña “Agricultura de precisión”. 14 de abril de 2015

Teledetección


¿Qué es la teledetección?Captura mediante un sensor de

información acerca de un objeto, área o fenómeno sin contacto entre el

observador y el objeto, área o fenómeno observado, y conjunto de técnicas y

conocimientos necesarios para interpretar dicha información.

La teledetección ayuda a obtener dicha información

Los gestores, técnicos y agricultores necesitan y demandan información actualizada y fiable del territorio que les ayude

en la toma de sus decisiones


Fuente de energía Sistema sensor

Cubierta terrestre

Tratamiento digital

Tratamiento visual

Sistema de recepciónUsuario final

Componentes de un sistema de teledetección

Energía incidente Energía

reflejada

Energía transmitida

Energía absorbida

Energía emitida

Usuario final Intérprete

Cerebro

Objetos exteriores

Luz solar Ojo humano

Símil con la visión humana


Espectro electromagnético


Respuesta espectral


CARRETERA

RIO

PLANTACIONBOSQUE

La imagen digital

Localización espacial

ND i,j,1

X

Y

Z

ND i,j,2

ND i,j,3

ND i,j,4

Lsen,i,j,k = f (NDi,i,k)


Composiciones color

Equipos de teledetección

Terrestres

Aéreos

Espaciales


ENVISAT

Envisat


Heliosíncronos o polares• Altitud entre 600 y 900km• Orbita casi polar• Completa la orbita en diferentes periodos de tiempo según el satélite de que se trate

Geoestacionarios• Altitud 36 000km• Órbita ecuatorial de oeste a este• Completa la orbita en 24 horas en sincronía con la rotación terrestre


Imágenes de satélite y agricultura


Imagen de satéliteTecnologías espacial

ComplicadoPara resolver

problemas de enorme dificultar

Control- Espía

Aplicaciones/usos sencillos para solucionar problemas comunes

Aplicaciones/usos complejos que resuelven necesidades menos frecuentes pero de enorme importancia

Usar imágenes de satélite

Necesidad de especialistas y programas especiales

Muy tecnológico


Ventajas y limitaciones

• Estudio de grandes áreasCobertura completa y frecuente del territorio. Homogeneidad en la toma de datos

• Acceso a zonas inaccesibles o sin cartografíaVisión global, exhaustiva, sinóptica y repetitiva de la superficie terrestre

• Observación directa no destructivaAdquisición de datos no invasiva

• Posibilidad de realizar medidas de diferentes variables físicas de grandes superficies a lo largo de varios años. Información sobre regiones no visibles del espectro electromagnético. Información altitudinal. Observación a diferentes escalas.

• Multiplicidad de información en una sola imagen

• Tratamiento, manipulación y procesado digital de la informaciónFormato digital de la imágenes permite integrar los resultados con otro tipo de información geográfica

Ventajas


• Conocimiento a priori de las respuestas en frecuencia de los objetos a estudiarVariables espectrales. Reconocibles fenómenos que varían reflexión-emisión energía electromagnética, altura, velocidad (con lidar, radar)

• Falta de sensores/dispositivos adecuados para hacer las medidas que se deseanLimitaciones por resolución de los sensores

• Necesidad de realizar una elevada carga de cálculo para una representación válida de los datosCorrecciones geométricas, radiométricas, calibraciones de la instrumentación….

• Observación únicamente de la superficieEscasa penetración

• Influencia de la atmósfera

Limitaciones



• Mejora del diagnóstico de la vegetación (cultivo)

• Mejora de la gestión del riego

• Agilización en la toma de decisiones

• Optimización de la eficiencia en la utilización de insumos

• Reducción de los impactos ambientales

• Mejora en la conservación de los recursos naturales

¿Qué pueden aportar?

InvestigaciónAdministraciones públicas,

organismos oficiales y empresa

Agricultor


¿Cómo conseguir imágenes?

• Catálogos

• Visualizadores

• Servidores

• Búsqueda

• Programación

• Adquisición/Compra


http://www.earthzine.org/wp-content/uploads/2011/09/Satellites.jpg

Muchos y variados satélites ⇒ Gran cantidad de posibilidades


SPOT 1 1986SPOT 2 1990 SPOT 3 1993SPOT 4 1998SPOT 5 2002

EE.UU.-NASA -USGS

FRANCIAAIRBUS Defence&Space(EADS Astrium)CNES



Agencia Espacial Europea (ESA) – Futuras misiones

Sentinel

Sentinel-1: Radar. Lanzado en 2014Sentinel-2: Multiespectral de alta resolución. Monitoreo

de vegetación y cobertura del suelo, estudiode cuerpos de agua continentales y costeros.

Sentinel-3: Múltiples instrumentos.Estudio de los océanosy el monitoreo del medio ambiente y del clima.

Sentinel-4: Monitoreo atmósferaSentinel-5: Monitoreo atmósfera

• 5 misiones basadas en constelaciones de 2 satélites• Programa Copernicus (GMES)• Incluyen instrumentos de radar, hiperespectrales y de alta y

media resolución entre otros.

13 bandas (443 nm–2190 nm) Resolucion espacial : 10 m (4 bandas del visible e infrarrojo cercano)20 m (6 red-edge/bandas onda corta de infrarojo) 60 m (3 bandas corrección atmosférica)


Satélites comerciales de muy alta resolución espacial

Ikonos QuickBird

WorldView 123

200720092014

RapidEye5 satélites idénticos5m resolución

GeoEye 1

GeoEye 2(WorldView-4)

1999 2001

20082016

Alemania

EE.UU.

Banda Pancromática cm y Multiespectrales <5m



Programa Nacional de Observación de la Tierra por Satélite (PNOTS)

Satélites Españoles

Deimos-2 (2014)• Primer satélite español de observación de la tierra de muy

alta resolución• Imágenes multiespectrales, resolución de 75 cm por pixel.

Deimos-1 (2009)• Primer satélite español de observación de la tierra. • Imágenes multiespectrales, alta resolución de 20m por pixel.

PAZ• Tecnología rada. • Cubrirá fundamentalmente las necesidades de seguridad y

defensa pero también civilesIngenio• Tecnología óptica. • Atenderá principalmente las necesidades de los usuarios civiles

Privado

Aplicaciones


Tipo de aplicaciones según escalaModis

Píxel 250mLandsat

Píxel 30mQuickbird

Píxel 2,4m

Regionales

Locales

• Estudian áreas más pequeñas

• Dan información útil para el productor, profesional, etc.

• Generalmente satisfacen necesidades del sector público o grandes empresas del sector privado

• Estudian grandes áreas centenares a miles de km2



Identificación áreas agrícolas

Modos de explotación

Modos de explotación

ISS Cámara Digital (NASA/Visible Earth) 2004

Invernaderos Campo de Dalias (Almería)

Patrones de ocupación suelos

Minnesota

Kansas

AlemaniaBrasil

Tailandia

Bolivia

Cartografíainventarios agrícolas

Rotación de cultivos

Cultivos:Identificación,cartografía y seguimiento

Satélite ALOS, 2013 (JAXA-ESA)

25 de mayo

26 de junio

28 de julio

20 de agosto

20 de septiembre

Seguimiento

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

NDVI m

edio

DOBLE COSECHA MAÍZ

Raygras Guisante Cebada Trigo

Raygras Guisante Cebada Trigo

0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0

NDVI m

edio

MAÍZ




Regadío y gestión del agua

Concentración parcelaria Modernización

Irregularidades uso agua

1972-1973 1984-1986

2009-2011

1989-1991

2000-2002

EvoluciónCuenca del Arba

Evapotranspiración - Necesidades hídricas - Programación riegos

ET(día) ET(mes) ET(año)Rn. G H

NDVI LAI Tsurf.Satélite AlbedoRs.

http://www.idwr.idaho.gov/GeographicInfo/METRIC/et.htm

Combinación de datos de humedad del suelo medidos por el satélite SMOS, de la Agencia Espacial Europea (ESA), con datos del sensor MODIS, de la

NASA, que aporta imágenes térmicas y de color


Humedad del suelo

Agricultura de precisión

• Estimación y cartografía de variables biofísicas, rendimiento• Variabilidad intraparcelar• Zonificación • Identificación de unidades de manejo diferenciado

Manejo diferencial riego


Herramientas y Servicios


Actualmente ya hay muchos gestores y agricultores conscientes del potencial que la teledetección brinda. Pese a ello, todavía pocos lointegran en las diferentes

actividades que desarrollan.

Las nuevas imágenes, productos y servicios que están apareciendo presentan un futuro optimistas en la integración real de la teledetección en agricultura.


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