PDF AM-Ambienta 2013 105 Completa

Teledeteccin agroforestal: el futuro que ya est aqu

n. 105Diciembre

20133

ISSN

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Trabajamos en proyectos como Red-ITAA

Para que nuestro sistema agroalimentarioy el medio ambiente sean ms sostenibles:

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Ministerio de AgriculturA, AliMentAcin y Medio AMbiente

gobierno de esPAA

1105 / Diciembre 2013

Sumario


Edita:Secretara General TcnicaMinisterio de Agricultura,Alimentacin y Medio Ambiente

Directora de la Revista:Maribel del lamo Gmez

Portada:lvaro Lpez

Redaccin:Plaza de San Juan de la Cruz, s/n. 28071 MadridTel.: 91 597 67 96

Consejo Asesor:Presidente:Adolfo Daz-AmbronaSecretario General Tcnico

Vocales:Jos Abelln GmezMaribel del lamo GmezArturo Corts de la CruzAntonio Gmez SalEsteban Hernndez BermejoCarlos Hernndez Daz AmbronaFernando Lpez RamnEduardo Martnez de Pisnngel Menndez RexachEduardo Moyano EstradaAntonio Senz de MieraLeyre Octavio de Toledo

Depsito Legal: M-22694-2001 ISSN: 1577-9491NIPO: 280-13-027-6NIPO WEB: 280-13-028-1

Esta Publicacin no se hace necesariamente solidaria con las opiniones expresadas en las colaboraciones firmadas.Esta revista se imprime en papel 100% reciclado.

02 Escriben en este nmero de Ambienta 06 Potencialidad y nuevas orientaciones en el uso

de la teledeteccin en agricultura y selviculturaAlfonso Garca Ferrer

16 Agricultura de precisin: hacia la integracin de datos espaciales en la produccin agrariaJuan Agera y Manuel Prez Ruiz

28 Evaluacin de variables agrometeorolgicas y su aplicacin a la optimizacin del uso del aguaM. Cruz Blanco, C. Santos, J. M. Ramrez-Cuesta e I. J. Lorite

40 Uso de Vehculos Areos no Tripulados para la evaluacin de la produccin agrariaFrancisca Lpez-Granados

54 Evolucin instantnea del fuego a partir de un sistema integrado de sensores multiespectrales y trmicosJos Luis Siz Daz

66 Clasificacin digital de zonas forestales usando datos LiDARE. Gonzlez Ferreiro, Laura Barreiro y David Miranda

76 Detectar desde el cieloRoco Hernndez Clemente

78 Evaluacin de sensores de variables biofsicas mediante teledeteccin en pinares mediterrneosRafael M. Navarro-Cerrillo

Ministerio de AgriculturA, AliMentAcin y Medio AMbiente

gobierno de esPAA

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Juan Agera Vega

Obtuvo el ttulo de Doctor Ingeniero Agrnomo por la Universidad de Crdoba en 1986. Desde hace mas de 25 aos viene dedicandose a la docencia, investigacin y transferencia en materias rela-cionadas con la mecanizacin agraria como Profesor Titular del Departamento de Ingenie-ra Rural de la Universidad de Crdoba. Su actividad investi-gadora principal se desarrolla sobre la aplicacin de nuevas tecnologas a la mecaniza-cin agraria, tecnologas de distribucin variable y control de flotas para parques de ma-quinaria agroforestal, habiendo dirigido varios proyectos de investigacin sobre Agricultura de Precisin. Es autor de mas de 70 artculos en revistas cientficas o especializadas, y de 4 patentes relacionadas con instrumentacin para la medida de parmentros fsicos de los suelos agrcolas.

Laura Barreiro Fernndez

Graduada en Ingeniera en Geomtica y Topografa por la Universidad de Santiago de Compostela. Es coautora de numerosas publicaciones cientficas relacionadas con la tecnologa LiDAR aplicada al inventario forestal, a la clasificacin de usos del suelo y al control de calidad de los modelos digitales de elevacin; entre otros destacan: 5artcu-los en revistas internacionales del JournalCitationReports, 1monografa, 2captulos de libros, 6comunicaciones y 2psteres en congresos inter-nacionales y 2comunicaciones en congresos nacionales.

Mara de la Cruz Blanco

Nacida en Badajoz en 1981. Ingeniera Agrnoma por la Universidad de Extremadura, habiendo realizado un mster por la Universidad de Crdoba y diferentes cursos de perfec-cionamiento. Desde diciembre de 2010 becaria predoctoral en IFAPA Alameda del Obispo, Crdoba, en el rea de Pro-duccin Ecolgica y Recursos Naturales. Pasando a Investiga-dora contratada en diciembre de 2012. Sus estudios se centran en implantar y poner en marcha nuevas tcnicas para determinar las necesida-des de agua de los cultivos. Por ello, tanto tcnicas de telede-teccin, con la herramienta LSASAF, como medidas con equipos de micrometeorologa se han utilizado para conocer la evapotranspiracin de los cultivos y la de referencia. Algunos resultados obtenidos se han difundido en artculos y congresos internacionales.

Alfonso Garca-Ferrer Porras

Dr. Ingeniero Agrnomo (ETSIA-Univ. Crdoba 1989), comenz su carrera profe-sional en la Universidad de Crdoba. Posteriormente fue durante cinco aos Director del Dpto. de Agronoma y Sistemas de Informacin de la firma PROINTEC SA (Madrid), siendo responsable de nume-rosos proyectos nacionales y europeos. Es Director Tcnico de la empresa ENDECAR S.A. (especializada en cartografa y catastro) y representante de GEOPRIN, empresa del grupo, en Tecniberia-Medioambiente.En 1995 se incorpora de nuevo a la Universidad de Crdoba, en el rea de Ingeniera Car-togrfica Geodesia y Fotogra-metra. Ha sido responsable de numerosos proyectos con organismos pblicos y priva-dos y pertenece al grupo de investigacin AGR124 (CSIC-UCO) especializndose en apli-caciones de sensores remotos a agricultura de precisin. Es experto en aplicaciones geom-ticas en el manejo de recursos naturales, habiendo publicado distintos artculos cientficos e impartido cursos de postgrado y doctorado en universidades espaolas y extrajeras.Dirige un grupo de trabajo que analiza las posibilidades de nuevas tecnologas geomticas en el sector agroforestal.Es actualmente Director de la Escuela Tcnica Superior de Ingenieros Agrnomos y Montes de la Universidad de Crdoba.


Eduardo Manuel Gonzlez Ferreiro

Doctor Ingeniero de Montes, realiz su tesis doctoral en el rea de Ingeniera Cartogrfica de la Universidad de Santia-go de Compostela. Ha sido Profesor Interino en el Grado en Ingeniera en Geomtica y Topografa y en el Master en Gestin Sostenible de la Tierra y del Territorio de la USC. Su investigacin se ha centrado en el uso de datos LiDAR para la estimacin de variables daso-mtricas y variables relaciona-das con el riesgo de incendios, acumulacin de biomasa y CO

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en los bosques. Entre otros, es coautor de 9artculos interna-cionales (8de ellos en revistas del Journal CitationReports).

Roco Hernndez Clemente

Ingeniero Agrnomo superior y doctor por la universidad de Crdoba con mencin internacional obteniendo una calificacin de cum laude y premio extraordinario de tesis. Su actividad investigadora se ha centrado en el anlisis de imgenes hiperespectrales y trmicas de alta resolucin espacial adquiridas con veh-culos tripulados y no tripula-dos (UAV) para el estudio de los procesos de decaimiento forestal. Los resultados de su actividad investigadora han derivado en 12 artculos publicados en revistas cient-ficas internacionales, as como 1 captulo de libro, 3 artculos en revistas cientficas nacio-nales,18 comunicaciones y la participacin en 10 congresos nacionales e internaciones.

Francisca Lpez Granados

Lda. en CC. Biolgicas y Dra. en Agronoma por la Universi-dad de Crdoba (1991). Desa-rrolla su trabajo como Investi-gadora Cientfica del Consejo Superior de Investigaciones Cientficas (CSIC) adscrita al Instituto de Agricultura Sos-tenible (Dpto. Proteccin de Cultivos) en Crdoba (http://www.ias.csic.es/secciones/in-vestigacion.php). Sus lneas de investigacin se centran en la utilizacin de imgenes remo-tas procedentes de satlites de alta resolucin y de vehculos areos no tripulados para la discriminacin de malas hierbas y otras variables agro-nmicas en cultivos leosos y herbceos. Es coautora de ms de 60 artculos cientficos en revistas internacionales. Ha dirigido 5 Tesis Doctorales, ha desarrolla-do 17 patentes y 6 Registros de Propiedad Intelectual y ha sido miembro del Comit Editorial de la Revista Weed Research (Q1) durante 7 aos (1995-2011). Ha sido Presidenta de la Sociedad Espaola de Mal-herbologa (2010-2013). Sus trabajos han recibido varios premios, entre los que desta-can: Mejor artculo publicado en 2010 en el Journal of American Society for Horticultural Scien-ce; Premio a la 2nd Best Oral Communication 9th Congress on Precision Agriculture (2013.

Ignacio Lorite Torres

Es investigador titular en el departamento de Produccin Ecolgica y Recursos Naturales del Instituto de Investigacin y Formacin Agraria y Pes-quera (IFAPA) de la Junta de Andaluca. Es doctor ingeniero agrnomo por la Universidad de Crdoba y autor de nume-rosas publicaciones nacionales e internacionales relacionadas con la mejora de la gestin de los recursos hdricos emplean-do tcnicas de modelizacin y teledeteccin. Igualmente es coordinador y participante en mltiples proyectos de investi-gacin regionales, nacionales y europeos orientados a la opti-mizacin del uso de los recur-sos hdricos. Ha sido coautor de un trabajo galardonado por la Enviromental & Water Resources Institute of the Ame-rican Society of Civil Engineers (EWRI) como mejor artculo cientfico del ao 2009.


David Miranda Barrs

Profesor Titular de la Univer-sidad de Santiago de Com-postela (USC), Coordinador del Grupo de Investigacin G.I-1934-T.B (Laboratorio del Territorio) y Coordinador y responsable del Master en Gestin Sostenible de la Tierra y del Territorio de la USC. En relacin con la tecnologa LiDAR ha sido Director de 2Tesis Doctorales y coautor de 9artculos internacionales (8de ellos en revistas del Journal CitationReports).

Rafael M. Navarro-Cerrillo

Dr. Ingeniero de Montes por la Universidad Politcnica de Ma-drid, y actualmente investiga-dor responsable del Grupo de Evaluacin y restauracin de sistemas agrcolas y forestales cuyas actividades principales estn centrada en el estudio de sistemas forestales, selvicultu-ra, restauracin y aplicacin de nuevas tecnologas al estudio de en ambientes Mediterrneos y tropicales. Estas investiga-ciones las ha desarrollado en colaboracin con organismos nacionales e internacionales a travs de distintos proyectos. Ha realizado estancias en centros de investigacin en la Universidad de Missouri-Columbia, Universidad de Berkeley, Instituto Agronmico Hassan II de Rabat, Land

Development Authority-Israel, Universidad de Murdoch (Australia), y ha participado en varios proyectos europeos. Estas colaboraciones han dado lugar a varias publicaciones en revistas internacionales (Environmemtal Management, Journal of Arid Environments, Forest Ecology and Management, Annals of Forest Science, Ecologi-cal Engineering, Remote Sensing of Environment, etc.).

Manuel Prez Ruiz

Doctor Ingeniero Agrnomo por la Universidad de Crdoba desde 2007. Actualmente es Profesor Contratado Doctor en el Dpto. de Ingeniera Aeroespacial y Meccnica de Fluidos, rea de de Ingeniera Agrofoerstal de la Univer-sidad de Sevilla. Mantiene desde hace ms de 10 aos un trabajo continuado en lneas relacionadas con Maquinaria Agrcola, Agricultura de Pre-cisin y coste de operaciones agrcolas. Centra su actividad investigadora en tcnicas de Aplicacin Variable de insumos en cultivos arbreos (olivar) y estrategias no qumicas de eliminacin de mala hierba en cultivos en lnea especialmente en tomate y remolacha. Con esto ha podido adquirir gran experiencia en la utilizacin de instrumentacin y senso-res a bordo de vehculos y aperos, habiendo conseguido publicaciones internacionales de impacto y patentes relacio-nadas con el tema. Mantiene una estrecha colaboracin y participacin en proyectos de investigacin dirigidos por el Prof. David Salughter en la Universidad de California-Davis (USA).

Jos Luis Siz Daz

Doctor Ingeniero de Montes (1991) por la Escuela Tcnica Superior de Ingenieros de Montes de Madrid.Master Ejecutivo en Direccin de Sistemas de Emergencias por La Universidad Camilo Jos Cela de Madrid. Master en Prevencin de Riesgos Labora-les, especialidad en Seguridad.Director de Innovacin de INAER Espaa y Gerente de Nuevas Tecnologas del Grupo AVINCIS.Jefe del Departamento de Ges-tin de Riesgos y Emergencias de la Empresa Pblica Egmasa (Junta de Andaluca) y Director del Grupo de Emergencias de Andaluca (Consejera de Gobernacin de la Junta de Andaluca). Director Tcnico de la Oficina Tcnica para la Recuperacin del Guadiamar de La Junta de Andaluca, crea-da ex novo tras la Catstrofe de Aznalcollar.Profesor del Master en Incen-dios Forestales organizado por las Universidades de Lrida, Crdoba y Len. Fue profesor del Master Ejecutivo en Direc-cin de Sistemas de Emergen-cias por La Universidad Euro-pea de Madrid y del Master de Gestin Medioambiental de la Escuela de Organizacin In-dustrial (EOI) as como profe-sor de la Facultad de Ciencias Ambientales perteneciente a la Universidad de Gales.

Cristina Santos Rufo

Nacida en Badajoz (1979).

Doctora Ingeniero de Montes por la Universidad de Crdo-ba. Desde 2006 trabaja como investigadora contratada en el rea de Produccin Ecolgica y Recursos Naturales del Centro IFAPA Alameda del Obispo de Crdoba, donde desarroll su tesis doctoral. Sus lneas de investigacin principales se centran en la mejora de la gestin de recursos hdricos mediante el uso de tcnicas de teledeteccin y modelos de si-mulacin, donde colabora con investigadores de la Universi-dad de Idaho (EEUU) y la Uni-versidad de Miyazaki (Japn). Ha participado en numerosos proyectos y publicaciones relacionados con sus reas de especializacin, en el mbito nacional e internacional.

Juan Miguel Ramrez Cuesta

Licenciado en Ciencias Am-bientales por la Universidad Rey Juan Carlos (2006-2011) y Maestro en Tecnologas de la Informacin Geogrfica por la Universidad de Alcal de Henares (2011-2012). Actualmente disfruta de una beca predoctoral FPI-INIA, en el Instituto de Investigacin y Formacin Agraria y Pesquera, englobada dentro del proyecto Aplicacin de nuevas tcnicas de teledeteccin para la evalua-cin de la gestin del riego a nivel de zona regable. Adicio-nalmente, ha sido nombrado Colaborador Honorario de la Universidad Rey Juan Carlos por el Consejo de Gobierno de la Universidad Rey Juan Carlos (2013).

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El importante desarrollo que ha experimen-tado la teledeteccin en el nmero de sen-sores, plataformas y software en las ltimas dos dcadas, ha proporcionado a cientficos e investigadores nuevas fuentes de informacin en reas tales como la oceanografa, la meteo-rologa, la agricultura y las ciencias ambien-tales. Dentro de las nuevas oportunidades que ofrecen estas innovaciones, tecnologas como el uso de sensores hiper espectrales o trmicos, LiDAR, etc. han logrado captar la atencin de la comunidad cientfica por la capacidad de proporcionar grandes canti-dades de informacin actualizada, de forma peridica y precisa. Los sistemas agrcolas y forestales son particularmente propicios para la aplicacin de estas tecnologas, con un alto potencial de desarrollo, especialmente en los procesos relacionados con la evaluacin, se-guimiento y aplicaciones de agricultura-selvi-cultura de precisin. En pases como Espaa, donde la actividad agrcola tiene una enorme importancia, existen grupos de investigacin pioneros en el uso de productos obtenidos a partir de sensores remotos con fines de in-vestigacin. Aplicaciones relacionadas con la clasificacin y cartografa de usos del suelo y vegetacin, seguimiento de riego, evaluacin de estructura y estrs en sistemas forestales,

etc., son nuevas reas de desarrollo cientfi-co, con aplicaciones inmediatas al sector pro-ductivo. Este nmero de Ambienta se centra en la revisin de algunos de los trabajos ms recientes a nivel nacional, relacionados con el uso de sensores remotos en agricultura y ciencias forestales, con el fin de proporcionar informacin del estado de las aplicaciones de estas herramientas en Espaa.

LA TELEDETECCIN

La teledeteccin suministra informacin peri-dica y actualizada del territorio a partir de la medicin de la intensidad de diferentes longi-tudes de onda de energa electromagntica que se reflejan desde la superficie terrestre. La in-tensidad con la que la energa electromagnti-ca es reflejada, vara de acuerdo a la naturaleza fsica y propiedades pticas de la superficie so-bre la cual la energa incide.

En la dcada de los 50 se desarrollan los primeros satlites de observacin de la Tie-rra con finalidad militar, que tuvieron un impacto inmediato en aplicaciones civiles, como el sensor de observacin meteorolgi-ca TIROS (Television and InfraRed Observation

Potencialidad y nuevas orientaciones en el uso de la teledeteccin en agricultura y selvicultura

Alfonso Garca-Ferrer PorrasUniversidad de Crdoba. ETSIAM

Fotos: lvaro Lpez

Potencialidad y nuevas orientaciones en el uso de la teledeteccin en agricultura


Las aplicaciones agrcolas y forestales, son algunas de las reas de desarrollo de la teledeteccin mas activa en los ltimos aos, en aspectos tales como la estimacin de la produccin agrcola.



Satellite), y los posteriores sensores meteo-rolgicos como el ESSA-1/9 (1966-1969), y NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). Con la experiencia adquiri-da con estos sensores se pudieron desarrollar programas de observacin de la Tierra y de evaluacin de los recursos naturales, de gran impacto cientfico y tecnolgico. El programa Landsat, que puso en rbita su primer satlite en 1972, ha mantenido su vigencia hasta la actualidad con el sensor Landsat-5 TM (The-matic Mapper) todava operativo, y el Landsat 8-LDCM, lanzado recientemente. Otros pa-ses han puesto en marcha programas de te-ledeteccin, como Francia (consorcio franco-belga-sueco SPOT), Japn (JERS-1), o la India (IRS-1a, -1b and -1c, National Remote Sensing Agency-Indian Research and Scientic Organisa-tion), ofreciendo una gran variedad de datos espaciales. De igual forma, se ha ampliado la oferta de sensores de muy alta resolucin es-pacial, como Geo-Eye (1,64 m pxel) y Quick-Bird (2,4 m pxel).

Sin embargo, el desarrollo de la teledeteccin no ha parado ah, y se han incorporando nue-vos sensores que explotan datos en otras regio-nes del espectro electromagntico, como los sistemas activos radar. Algunos ejemplos son los sistemas radar de apertura sinttica SAR (Synthetic Aperture Radar), como el instalado en el satlite ERS 1-2 (European Remote Sensing)

de la Agencia Espacial Europea (1991-1995) o RadarSat canadiense. Mas recientemente, se ha empezado a sustituir el tradicional anli-sis multiespectral, basado en los datos de a lo sumo cinco o seis bandas, por sensores hiperes-pectrales, que suministran informacin de 200 bandas del espectro simultneamente, como el sensor hiperespectral Hyperion, montado so-bre el satlite experimental EO-1.

El incremento de la resolucin espacial y de la utilizacin de nuevos sensores (radar, hiperes-pectrales, LiDAR, etc.), as como de platafor-mas (aviones de pequea envergadura, aviones no tripulados, etc.) amplan el campo de la teledeteccin en la observacin de la tierra, y suponen un enorme campo de evolucin de la teledeteccin.

El desarrollo de la teledeteccin solo ha sido posible gracias a una mejora de la capacidad de procesado y anlisis de datos, en particu-lar mediante el uso de sistemas de informacin geogrfica (SIG), que amplan las posibilidades de tratamiento, la simplificacin de los proce-dimientos, y la mayor potencia y rapidez de las plataformas de proceso que estn permitiendo abordar problemas ms complejos. Por otro lado, el procesamiento de las imgenes es nece-sario para convertir la informacin de los sen-sores en un documento cartogrfico (correccio-nes geomtricas y atmosfricas principalmen-te), lo que obliga a un cuidadoso preprocesado de la informacin espectral para obtener como resultado un documento autnticamente carto-grfico.

Las aplicaciones agrcolas y forestales, y en ge-neral de cubiertas vegetales, son algunas de las reas de desarrollo de la teledeteccin mas acti-va en los ltimos aos, en aspectos tales como la estimacin de la produccin agrcola, control de superficies de cultivo para el seguimiento de la Poltica Agraria Comunitaria (PAC) de la Unin Europea, el control de determinadas plagas o enfermedades de las plantas cultivadas y forestales, la evaluacin de daos ocasiona-dos por incendios forestales o su seguimiento en tiempo real.

Los sistemas agrcolas y forestales son particularmente propicios para la aplicacin de la teledeteccin, con un alto potencial de desarrollo, especialmente en los procesos relacionados con la evaluacin, seguimiento y aplicaciones de agricultura-selvicultura de precisin



La respuesta espectral de la vegetacin depen-de de tres factores: la estructura geomtrica de la planta, la qumica foliar y los parme-tros agronmicos. La estructura geomtrica de la planta influye en la cantidad de ener-ga electromagntica que puede ser reflejada, absorbida o transmitida hacia el sensor. En el caso de la qumica foliar, la respuesta es-pectral tambin es influenciada por los pig-mentos presentes en las hojas, como clorofila, caroteno, xantofila y antocianina. Parmetros agronmicos como variaciones en el conteni-do nutricional, o el contenido hdrico vincu-lado a prcticas de riego inciden directamente en longitudes de onda especficas. Mediante la medicin de la respuesta (en trminos de radiancia o de reflectancia) de la vegetacin en cada intervalo de longitudes de onda, se identifican firmas espectrales que pueden ca-racterizar diferentes tipos de cubierta vegetal de acuerdo principalmente a sus propiedades pticas y estado fisiolgico.

El presente trabajo es una revisin de la infor-macin cientfica actualizada relacionada con

la aplicacin de sensores remotos en agricul-tura. Se describe el desarrollo reciente de las aplicaciones en la cartografa y evaluacin de recursos agrcolas y forestales: estimacin de la produccin, identificacin de variedades a ni-vel mundial; y potencialidades y limitaciones dentro del contexto de la agricultura y la selvi-cultura en Espaa.

CAMPoS DE APLICACIN

La teledeteccin, tanto en sus aspectos tericos como aplicados, tiene un nmero creciente de aplicaciones en campos muy diversos, siendo uno de los ms relevantes la observacin de sistemas agrcolas y forestales. En este nme-ro monogrfico se han seleccionado algunos ejemplos que organizados en dos grupos: apli-caciones de la teledeteccin a la agricultura y a la selvicultura, y que se han considerado de especial inters para profesionales relacionados con esos campos.

APLICACIoNES DE LA TELEDETECCIN A LA AGRICuLTuRA

Agricultura de precisin: hacia la integracin de datos espaciales en la produccin agraria

La integracin de informacin georeferenciada de alta precisin con imgenes de satlite para obtener mapas de los cultivos, control de la produccin, eficiencia de tcnicas de cultivo (fertilizacin y riego), control de vegetacin arvense, etc. en el marco de la agricultura de precisin ha sido ampliamente desarrollada en los ltimos aos. Un ejemplo de ellos son los trabajos realizados por diferentes grupos de investigacin orientados al desarrollo de la Agricultura de Precisin. ste termino englo-ba una serie de tecnologas de aplicacin en la produccin agraria, que tienen como factor comn el uso de las Tecnologas de la Informa-cin y la Comunicacin-TIC en la racionaliza-cin de la toma de decisiones y su precisa eje-cucin.

En Espaa, donde la actividad agrcola tiene una enorme importancia, existen grupos de investigacin pioneros en el uso de productos obtenidos a partir de sensores remotos con fines de investigacin. Aplicaciones relacionadas con la clasificacin y cartografa de usos del suelo y vegetacin, seguimiento de riego, evaluacin de estructura y estrs en sistemas forestales, etc., son nuevas reas de desarrollo cientfico, con aplicaciones inmediatas al sector productivo


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La incorporacin de Sistemas de Navegacin Global por Satlite permite utilizar informacin georeferenciada orientada a ser usada por otros dispositivos electrnicos con diferentes prop-sitos, dando lugar a multitud de aplicaciones en agricultura: planificacin de labores, mejora de la produccin, uso eficiente de agroqumi-cos; adems, de ofrecer mapas y geodatabases a escala de cultivo, informacin clave para las ac-tuaciones de poltica agraria, modelizacin de la produccin, o para aplicaciones medioam-bientales.

Evaluacin de variables agrometeorolgicas mediante teledeteccin y su aplicacin a la optimizacin del uso del agua

Por otro lado, los cultivos, en particular aque-llos de alta produccin, demandan una can-tidad creciente de agua en un contexto de mayor escasez de este recurso, lo que exige herramientas y mtodos para la planificacin hidrolgica y gestin del agua, recurso es-tratgico y escaso sin el cual no existira el regado. La teledeteccin permite conocer la relacin entre la demanda hdrica de las plan-tas, el estado vegetativo de los cultivos y la programacin y eficiencia de los riegos. A tra-vs de ndices se puede conocer la actividad de las plantas y, a partir de ellos, generar ma-pas de demanda hdrica y estado vegetativo que permiten detectar cambios en el estado del cultivo, programacin temporal de riego, deficiencias de riego, plagas y caractersti-cas del suelo. As, las tcnicas de teledetec-cin permiten obtener informacin precisa de la superficie terrestre y de las condicio-nes atmosfricas para la determinacin de la evapotranspiracin de los cultivos (ETc). La incorporacin de modelos complejos que in-tegran datos climticos y datos procedentes de sensores espaciales permite determinar la ETc tanto en cultivos herbceos como en cultivos leosos, con resultados muy satisfac-torios, siendo una alternativa muy relevante para establecer las necesidades de agua de los cultivos, lo que permite mejorar la gestin de los recursos hdricos.

uso de Vehculos Areos No Tripulados (uAV) para la evaluacin de la produccin agraria

Uno de los avances recientes ms interesantes en el rea de la teledeteccin es el uso de avio-nes no tripulados (drones o Unmanaged Areal Vehicule UAV), y su aplicacin a la estimacin de la productividad de cultivos agrcolas. El Instituto de Agricultura Sostenible-CSIC est



utilizando plataformas reas de gran autonoma y bajo costo, para obtener espectrometra en campo, que analizada a travs de ndices de ve-getacin y variables agronmicas colectadas en campo, como ndice de rea foliar, pigmentos, o estado hdrico permite elaborar modelos de produccin. El uso de ndices de vegetacin, y datos histricos de produccin, permite hacer estimaciones de la productividad en un con-texto de cambio en la condiciones de cultivos

(variabilidad climtica, cambio de mtodos de cultivo o variedades, etc.). Los resultados obte-nidos hasta el momento, han mostrado valores muy precisos, y permiten evaluar datos acumu-lados de ndice de vegetacin en meses previos a la cosecha (prediccin de produccin), con el fin de permitir a los productores realizar ajustes en sus prcticas agronmicas necesarias en el manejo de cultivos. El uso de sensores sobre plataformas no tripuladas para la estimacin de

Otra de las aplicaciones de la teledeteccin es el control de superficies de cultivo para el seguimiento de la Poltica Agraria Comunitaria (PAC) de la Unin Europea.


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produccin agrcola tiene un alto potencial de aplicacin en Espaa. El desarrollar una herra-mienta capaz de estimar con un alto grado de precisin la produccin agrcola, permitira un mejor manejo de informacin tanto en la esti-macin de la produccin acumulada, como la capacidad de prediccin de la produccin.

APLICACIoNES DE LA TELEDETECCIN A LAS CIENCIAS FoRESTALES

Sistema de adquisicin a tiempo real del estado de los combustibles y evolucin instantnea del fuego a partir de un sistema integrado de sensores multiespectrales y trmicos

La evaluacin de grandes incendios a partir de informacin procedente de sensores espaciales ha sido una de las aplicaciones ms frecuentes en los ltimos aos, tanto para la identificacin de los daos producidos por el fuego, cmo para la evaluacin de los procesos de restau-

racin. El grupo empresarial INAER coordina desde el ao 2010 el proyecto de I+D de ma-yor envergadura de Europa en materia de lu-cha contra incendios forestales, PROMETEO. El proyecto PROMETEO, cubre una de las demandas ms importantes del sector de la lu-cha y el control de incendios forestales, con la participacin de 15 empresas espaolas lderes en su sector. Una de los principales objetivos del proyecto PROMETEO es la incorporacin y optimizacin de herramientas de observacin terrestre sobre distintos tipos de plataformas, y su integracin en sistemas expertos para la toma de decisiones en emergencias. Un primer desarrollo tecnolgico fue la herramienta de observacin y tratamiento de la informacin para la toma de decisiones EINFOREX-DMT (Decision Making Tool), que utiliza imgenes grficas georeferenciadas (EO/IR) en tiempo real acompaadas de pronsticos de simula-cin, junto con un software especfico para la toma de decisiones que se apoya en la informa-cin aportada un nuevo sistema multiespectral que caracteriza con mayor precisin el riesgo

Aplicaciones relacionadas con el seguimiento de riego, son parte de las nuevas reas de desarrollo cientfico, con aplicaciones inmediatas al sector productivo.



potencial de propagacin del fuego. Estas nue-vas aplicaciones permiten procesar con un alto grado de rapidez informacin procedente de diferentes sensores (multiespectrales, LiDAR, etc.), y han demostrado un alto grado de preci-sin en la cuantificacin de biomasa, humedad y comportamiento del fuego.

Clasificacin digital de zonas forestales usando datos LiDAR, ortofotos y anlisis orientado a objeto

Dentro de la selvicultura, una de las aplicacio-nes de la teledeteccin que despierta mayor inters es el uso de informacin tecnologa Li-DAR (Light Detection And Ranging). La posi-bilidad de obtener informacin de estructura y variables dasomtricas a partir de sensores ae-rotransportados, permite estimaciones directas de variables de produccin en bosques. La Uni-versidad de Santiago de Compostela, a travs del Laboratorio del Territorio Departamento de Ingeniera Agroforestal, lleva aos trabajan-do en aplicaciones LiDAR a modelos de pro-duccin. Los trabajos realizados muestran que, incluso utilizando datos de baja resolucin

como los suministrados por el Plan Nacional de Observacin A (PNOA), es posible obtener valores que se pueden aplicar a la gestin de sistemas forestales, simplificando y abaratan-do notablemente las tcnicas de inventario y la estimacin de parmetros selvcolas, como por ejemplo la biomasa, y que pueden mejorar los resultados de estimacin de la produccin de masas ordenadas. La clasificacin digital de zonas forestales, atendiendo a las distintas categoras de cubierta del suelo, combinando informacin espectral obtenida de una ortofo-tografa area digital con datos LiDAR, permite discriminar clases de usos del suelo, y elaborar mapas temticos de aplicacin inmediata a la gestin de sistemas forestales.

Deteccin temprana de procesos de decaimiento en bosques de conferas a partir de informacin hiperespectral y trmica

El cambio climtico supondr en los prximos aos un factor muy importante de perturbacin de los sistemas forestales a nivel mundial, sien-do los pases del Mediterrneo una de las zonas

El cambio climtico supondr en los prximos aos un factor muy importante de perturbacin de los sistemas forestales a nivel mundial, siendo los pases del Mediterrneo una de las zonas mas sensibles. Estos procesos estn relacionados con una disminucin en el contenido de clorofila y de la fotosntesis que pueden ser detectados mediantes sensores remotos de alta resolucin espacial.


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mas sensibles. La exposicin a largo plazo de estrs hdrico combinado con altos niveles de radiacin y altas temperaturas provoca daos sobre los bosques, y procesos de mortalidad. Estos procesos estn relacionados con una dis-minucin en el contenido de clorofila y de la fo-tosntesis que pueden ser detectados mediantes sensores remotos de alta resolucin espacial. En los ltimos aos se han desarrollado numerosos trabajos orientados a la deteccin temprana de procesos de decaimiento basados en el anlisis del estado fisiolgico de los rboles y la carto-grafa del contenido de los principales pigmen-tos que regulan la eficiencia de la fotosntesis. En Andaluca, en concreto en la S de los Fila-bres (Almera), se estn estudiando estos proce-sos a doseles de vegetacin heterogneos como los bosques de conferas, mediante la medicin de parmetros biofsicos en campo, anlisis p-ticos y bioqumicos foliares de laboratorio, as como el anlisis de imgenes hiperespectrales

adquiridas en plataformas tripuladas y de veh-culos areos no tripulados (UAV).

Evaluacin de variables biofsicas mediante teledeteccin en pinares mediterrneos

En la identificacin de la respuesta de siste-mas forestales a perturbaciones asociadas con procesos a largo plazo, cmo es el impacto del cambio climtico, la resolucin espectral juega un papel muy importante, en particular a tra-vs de su relacin con variables estructurales y biofsicas. Algunos de estos parmetros, como el ndice de superficie foliar o el contenido de pigmentos, pueden estimarse mediante el uso de bandas especficas o bien calculando ndices de vegetacin. Sin embargo, cuando estos pro-cesos son muy complejos (alta heterogeneidad espacial y temporal), puede ser necesario recu-rrir a sensores hiperespectrales como el sensor AHS o el EO-1 Hyperion, para la identificacin

Estas nuevas aplicaciones permiten procesar con un alto grado de rapidez informacin procedente de diferentes sensores (multiespectrales, LiDAR, etc.), y han demostrado un alto grado de precisin en la cuantificacin de biomasa, humedad, etc.



de bandas sensibles a pequeas diferencias en pigmentacin y contenido de agua, entre otros. El Grupo de Evaluacin y Restauracin de Sis-temas Agrcolas y Forestales de la Universidad de Crdoba est realizando desde hace algunos aos estudios orientados a discriminar variables biofsicas en sistemas forestales complejos, utili-zando sensores de media/alta resolucin espec-tral como Landsat o IKONOS, en combinacin con otros sensores hiperespectrales como EO-1 Hyperion o ChrisProba, o datos LIDAR, que per-mitan identificar bandas sensibles a pequeos cambios fisiolgicos dentro de la planta, como contenido de pigmentos o de agua.

CoNCLuSIoNES

La mayora de estudios coinciden en sealar la importancia del uso de la teledeteccin en nu-merosas aplicaciones relacionadas con la agri-cultura y los ecosistemas terrestres, a partir de la experiencia adquirida en los ltimos aos so-bre la respuesta espectral de diferentes tipos de cubierta vegetal. Los avances obtenidos en los estudios relacionados con sistemas agrcolas y forestales, y su relacin con los procesos fisiol-gicos servira de base para desarrollar modelos precisos que puedan describir criterios para la identificacin especfica, as como para estimar variables biofsicas. La integracin de infor-macin espectral con datos fisiolgicos puede apoyar nuevos estudios orientados a identificar parmetros que ayuden a evaluar la produccin y la respuesta a estreses tanto de sistemas agr-colas como forestales.

Es importante tambin considerar el desarrollo de las aplicaciones de sensores remotos en eco-sistemas anlogos, y como estos estn sujetos a los avances tecnolgicos en materia de genera-cin de nuevos sensores y tcnicas de procesa-miento de informacin. Una nueva generacin de sensores con mejores resoluciones espacia-les, espectrales y temporales, adaptados a las necesidades de los agricultores del mundo, unido a una reduccin del costo de adquisicin y procesado de las imgenes, har estos pro-ductos ms accesibles a todo tipo de usuarios.

Los estudios incluidos en ste monogrfico po-nen de manifiesto las oportunidades de desarrol-lo, tanto en la investigacin como en la aplicacin de sensores remotos en agricultura y ciencias fo-restales. Aunque solamente se han mencionado e incluido en este numero algunos ejemplos de las posibles aplicaciones que se visualizan como algunas de las de mayor potencial de desarrollo en nuestro pas, es importante mencionar que existen numerosos estudios relacionados con la evaluacin del estado fitosanitario, el estado nutricional y la respuesta a estreses llevados a cabo por numerosos grupos de investigacin de Universidades y Centros de Investigacin en nuestro pas. El grado de adopcin de las nue-vas tecnologas depende de la capacidad de stas para satisfacer las principales demandas de los sectores productivos en materia de agricultura y selvicultura de precisin. Las herramientas ne-cesarias para su desarrollo como los Sistemas de Informacin Geogrfica y el Sistema de Posicio-namiento Global ya son parte integral de mu-chas actividades agrcolas y forestales, as como la cada vez mas sencilla accesibilidad a imgenes de satlite de sensores como Landsat, MODIS o EO-1 Hyperion, que son de acceso gratuito para los usuarios. Lo anteriormente mencionado, au-nado al creciente inters cientfico y tcnico por estos temas, hace de los sensores remotos una herramienta fundamental para el desarrollo de la agricultura y la selvicultura en Espaa, y ms cuando el desarrollo de estas aplicaciones con un alto nivel tecnolgico sea ya una realidad en nuestro pas.

Los sensores remotos una herramienta fundamental para el desarrollo de la agricultura y la selvicultura en Espaa, y ms cuando el desarrollo de estas aplicaciones con un alto nivel tecnolgico sea ya una realidad en nuestro pas

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NuEVAS TECNoLoGAS Y PRoDuCCIN AGRARIA

Un indicador que ha caracterizado a las dife-rentes culturas que han evolucionado a lo largo de la historia ha sido el grado de desarrollo de la tecnologa aplicada a la agricultura y a la acti-vidad militar. En la mayora de los casos ambos desarrollos han ido de la mano desde la prehis-toria, como el manejo de animales domsticos o la metalurgia.

En nuestros das, la historia se repite. Los Siste-mas de Navegacin Global por Satlite (Global Navigation Satellite System o GNSS) y los Sen-sores Remotos (Remote Sensors o RS) usados en Teledeteccin son claros ejemplos de tecno-logas que nacen en el mbito de la industria militar pero que con el tiempo encuentran su aplicacin en la agricultura.

Los cambios tecnolgicos han ido conforman-do poco a poco el comportamiento social de las personas. La revolucin industrial del siglo XVIII, propiciada principalmente por la apari-cin de la mquina de vapor, supuso la primera gran transformacin que, en poco tiempo y a gran escala, modific el devenir de la huma-

nidad. En agricultura, el uso de la mquina de vapor se materializ en el Locomovil, precur-sor del tractor agrcola actual. La posterior apa-ricin del motor de gasolina y Diesel, unido el rpido desarrollo de sus mejoras y aplicaciones a vehculos militares durante la primera gue-rra mundial, origin otra gran revolucin en la agricultura: la mecanizacin agraria.

El uso de tractores y mquinas en el mbito agrcola debi suponer un cambio de paradig-ma para los agricultores de la poca. En poco tiempo pasaron de manejar animales domsti-cos y todo lo relacionado con su alojamiento, alimentacin, sanidad, aparejos, herrajes etc., a familiarizarse con el uso de combustibles, fil-tros, volantes, engranajes etc., necesarios para el manejo y mantenimiento de vehculos mo-torizados.

Nadie discute actualmente el papel primordial de la mecanizacin en la agricultura, pero la tecnologa sigue avanzando y dando lugar a nuevas oportunidades que terminan en nuevos cambios de paradigma.

La revolucin tecnolgica que a nuestra gene-racin le ha tocado vivir es la que han pro-

Agricultura de precisin: hacia la integracin de datos espaciales

en la produccin agrariaJuan Agera Vega

Departamento de Ingeniera Rural. ETSIAM. Universidad de Crdoba

Manuel Prez RuizDepartamento de Ingeniera Aeroespacial y Mecnica de Fluidos. ETSIA. Universidad de Sevilla



vocado las llamadas Tecnologas de la Infor-macin y la Comunicacin (TIC), lo que nos ha conducido a la era digital en la que nos encontramos.

Como ha ocurrido con anterioridad, la socie-dad se est transformando como consecuencia de los avances tecnolgicos. Surgen nuevas for-mas de relacin, aparecen profesiones inima-ginables hace unos aos mientras que otras, o desaparecen, o incorporan enfoques muy dis-tintos a los tradicionales. Ni la imprenta, la m-quina de escribir o el uso de escuadras, reglas o compases de los delineantes tradicionales han sobrevivido a las TIC.

La Agricultura de Precisin (AP) no es ni ms ni menos que la consecuencia de la irrupcin de las TIC en la agricultura, es decir, la ma-nifestacin de la era digital en la Produccin Agraria.

Nuevamente los agricultores han de familiari-zarse con las herramientas de la poca: teclados, pantallas, seleccin en opciones de men, as como conocer las tecnologas que se ponen a su disposicin para conseguir una produccin agraria con la que alimentar a una poblacin mundial de siete mil millones de personas y en crecimiento, con las restricciones que la seguri-dad en la sanidad alimentaria, la conservacin de los recursos naturales y las leyes de la econo-ma de mercado imponen.

Este captulo trata de dar una visin general de lo que supone la Agricultura de Precisin y el

papel que juega la teledeteccin en este con-texto.

AGRICuLTuRA DE PRECISIN. ASPECToS GENERALES Y CLASIFICACIN DE TECNoLoGAS QuE LA INTEGRAN

En el trmino Agricultura de Precisin se englo- ban una serie de tecnologas de aplicacin en la produccin agraria, que tienen como factor comn el uso de las TIC en la racionalizacin de la toma de decisiones y su precisa ejecucin. Cualquier tarea que forme parte de las opera-ciones necesarias para la implantacin, desa-rrollo y explotacin de un cultivo es susceptible de ser realizado haciendo uso de alguna de las tcnicas que integran la AP.

Desde sus inicios en los aos 90 del siglo XX, la AP ha ido incorporando nuevos mtodos y respondiendo a problemas diferentes, lo que ha hecho que su definicin haya ido evolucionan-do de acuerdo con su carcter dinmico, pro-pio de las nuevas tecnologas.

Con el fin de llevar un orden, y sin pretender ser demasiado exhaustivos, clasificaremos las tcnicas de AP en dos grandes apartados aten-diendo al objetivo principal que se persigue con ellas:

1. Tcnicas orientadas a la gestin de la varia-bilidad espacial de las propiedades de los suelos y estado de los cultivos.

Los Sistemas de Navegacin Global por Satlite (Global Navigation Satellite System o GNSS) y los Sensores Remotos (Remote Sensors o RS) usados en Teledeteccin son claros ejemplos de tecnologas que nacen en el mbito de la industria militar pero que con el tiempo encuentran su aplicacin en la agricultura. La Agricultura de Precisin (AP) es la consecuencia de la irrupcin de las TIC en la agricultura, es decir, la manifestacin de la era digital en la Produccin Agraria

Juan Agera Vega y Manuel Prez Ruiz

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2. Tcnicas orientadas a la ayuda al guiado y a la uniformidad de las operaciones mecani-zadas.

El papel de los Sistemas de Navegacin Glo-bal por Satlite en la AP es clave. Un receptor GNSS no es ms que un dispositivo electrnico que proporciona, entre otros datos, las coorde-nadas latitud, longitud, altitud del punto don-de se encuentra su antena. Esta informacin puede ser usada por otros dispositivos electr-nicos con diferentes propsitos, dando lugar a multitud de aplicaciones.

En AP los receptores GNSS se utilizan tanto para la toma de informacin en campo, con equipos porttiles de mano, como montados en las mquinas que realizan los trabajos agr-colas (tractor, cosechadora o cualquier tipo de mquina autopropulsada), permitiendo que el usuario y otros dispositivos de control de a bordo puedan conocer en cada momento la posicin en la que se encuentran dentro de la parcela que trabajan, o en la ruta de transpor-te hacia/desde ella. La gestin posterior de esta informacin por parte del usuario y/o los dis-positivos de control que la reciben depender del objetivo final perseguido.

La precisin de los receptores GNSS en relacin a las coordenadas que proporcionan es una de sus caractersticas ms importantes, debido al antagonismo que existe respecto a su precio. Podemos encontrar en el mercado multitud de modelos con precisiones que van desde 3 me-tros hasta 3 cm, dependiendo de lo sofisticado de su tcnica, el tipo de seal de correccin que utilicen e incluso el estado de la constelacin de satlites en la que se basa este sistema. Cada tipo de operacin agrcola a realizar con tc-nicas de AP exigir una precisin mnima di-ferente. No es lo mismo realizar una labor de abonado con un ancho de trabajo de 20 me-tros, donde una desviacin del tractor respecto a la trayectoria ideal de 0,2 metros no origina un error significativo, que realizar una labor de siembra en lneas separadas 0,4 metros donde esa misma desviacin s que originara un error muy apreciable.

GESTIN DE LA VARIABILIDAD ESPACIAL DE LAS PRoPIEDADES DE LoS SuELoS Y ESTADo DE LoS CuLTIVoS

Desde muy antiguo se conoce que la cantidad de cosecha recogida en una parcela agrcola no es uniforme en toda ella, a pesar de haber reali-zado todas las operaciones de cultivo (laboreo, siembra, abonado etc.) de forma homognea. Existen factores ligados a las propiedades de los suelos, microclimas o agentes patgenos, que afectan de manera selectiva y con distintos grados de intensidad en zonas concretas, dan-do lugar a lo que se conoce como variabilidad intra-parcelaria.

Ya en la Biblia, la Parbola del Sembrador hace referencia a esta observacin como algo bien conocido en la poca, sirviendo de smil para facilitar la comprensin de otros conceptos ms complejos. La forma original de gestionar esta variabilidad fue la divisin de la explotacin en parcelas de caractersticas homogneas, tenien-do en cuenta la experiencia e intuicin conse-guidas a lo largo de los aos.

Con la llegada de la mecanizacin, la subdi-visin en parcelas, muchas veces demasiado numerosas y de tamao reducido, deja de ser prctica por la cantidad de tiempos muertos que se generan. Como consecuencia, se hace prio-ritario que las unidades de cultivo sean lo ms extensas posible, quedando la variabilidad intra-parcelaria como algo secundario, imposible de tener en cuenta. En esta situacin, las mquinas empleadas en la aplicacin de los distintos in-sumos, necesarios en las operaciones de cultivo, son ajustadas para aplicar una dosis constante y homognea en toda la parcela, calculada en base a un promedio de toda ella.

MAQuINARIA PARA LA GESTIN DE LA VARIABILIDAD INTRA-PARCELARIA

Con la aparicin de las TIC, especialmente los GNSS y la teledeteccin, se presenta la opor-



tunidad de considerar la variabilidad intra-parcelaria en la gestin de las explotaciones. Las mquinas con tecnologa de distribucin variable (Variable Rate Technology o VRT) per-miten que la dosis aplicada pueda ser modifi-cada durante la marcha sin intervencin del operador.

Atendiendo a este concepto existen dos tipos de mquinas VRT:

Basadas en sensor. Basadas en mapa.

Las mquinas VRT basadas en sensor ajustan automticamente la dosis aplicada en funcin de la informacin que recibe de un sensor pti-co (teledeteccin) que analiza el espectro de la luz reflejada por el cultivo.

En el caso de la fertilizacin, las mquinas abo-nadoras VRT basadas en sensor poseen de 2 a 4 dispositivos pticos que exploran la luz que refleja la superficie de cultivo alrededor de la mquina, calculando sobre la marcha la do-sis ptima a aplicar mediante un modelo que llevan programado, ajustado a las condiciones generales en que se encuentra. Mediante un servomecanismo, el dispositivo de control mo-difica la configuracin del sistema dosificador de la abonadora para adaptarlo a la dosis calcu-lada en cada momento.

En la aplicacin de herbicidas, los sensores p-ticos permiten discriminar las malas hierbas del suelo desnudo, lo que posibilita comandar una electrovlvula que hace pulverizar el caldo slo cuando es necesario. Con ello se evitan los tra-tamientos masivos con el consiguiente ahorro

Abonado nitrogenado con mquina VRT basada en sensor ptico. (Cortesa de Fritzmeier Umwelttechnik.)


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econmico y la reduccin del impacto ambien-tal.

Adems del anlisis espectral en que se basan los sensores pticos, existen ensayos a nivel experimental con resultados prometedores que combinan dicha tcnica con el empleo de c-maras y anlisis de imagen (visin artificial). De esta forma es posible, adems, discriminar las malas hierbas de las plantas cultivadas, lo que sera de gran utilidad en tratamientos herbici-das en la lnea de cultivo una vez ste se ha establecido.

La maquinaria VRT basada en mapa realiza los cambios de dosis segn un patrn previa-mente establecido llamado mapa de prescrip-cin, calculado con anterioridad al momento de realizacin de la aplicacin e introducido en el dispositivo de control de la mquina en for-ma de archivo digital.

La obtencin de la informacin necesaria para realizar el mapa de prescripcin, haciendo uso entre otras tcnicas de la teledeteccin, y su

propia confeccin, constituye toda una rama de la AP que ser tratada en el siguiente apar-tado.

Con este sistema se hace imprescindible el uso de un receptor GNSS a bordo de la mquina con objeto de informar al sistema de control sobre la posicin en la que se encuentra, de modo que pueda establecer mediante el mapa de prescripcin cargado previamente, la dosis que corresponde a dicha punto. De manera similar a la maquinaria basada en sensor, un conjunto de electrovlvulas, servomecanis-mos y otros tipos de actuadores modifican el sistema dosificador para adaptarlo a la dosis prescrita.

Aunque las tareas ms frecuentes llevadas a cabo con la tcnica VRT basada en mapa son la fertilizacin y los tratamientos herbicidas, no estn limitadas a ellas. En la actualidad existe la posibilidad de realizar cualquier operacin de cultivo aplicando esta tcnica, desde laboreo con profundidad variable, siembra a distintas densidades e incluso riego con dosis adaptada

Aplicacin selectiva de herbicida mediante sensores pticos que detectan las malas hierbas. (Weed Seeker de Trimble.)



a las necesidades concretas de cada zona de la parcela.

Cabe mencionar tambin los ensayos de re-coleccin diferenciada basada en mapa, reali-zados en via. En este caso, el mapa de pres-cripcin diferencia dos zonas con calidad de uva distinta, confeccionado mediante telede-teccin con apoyo de medidas directas sobre el cultivo. Aunque la mquina cosechadora trabaja en continuo, el mapa de prescripcin indica a cul de las 2 tolvas de las que dispo-ne la cosechadora, debe ir la uva recolectada en cada zona. De esta forma puede conseguir-se mostos que darn origen a vinos de dis-tinta calidad, an procediendo de la misma parcela.

Durante la realizacin de la operacin utili-zando maquinaria VRT, los equipos de control tienen la posibilidad de grabar en archivos digi-tales la dosis real aplicada en cada punto cons-tituyendo los llamados mapas de aplicacin, que pueden ser volcados posteriormente a un ordenador para comprobar el correcto ajuste de la aplicacin a la prescripcin.

Generacin de mapas de prescripcin

Si un agricultor trabaja sobre mapas de pres-cripciones o aplicacin, debe poseer un equi-po electrnico apropiado en la cabina del ve-hculo agrcola, que reciba la posicin desde el receptor GNSS y enve a la unidad de control del apero la informacin de qu dosis (o pro-fundidad de laboreo si hablamos de laboreo variable) est prevista en la posicin que la mquina ocupa en cada momento. La infor-macin que conforman los mapas de prescrip-ciones pueden provenir de muchas fuentes (mapas de produccin, sensores del terreno, del cultivo, etc.), imposible de manejar me-diante sistemas tradicionales. En este caso son los ordenadores, mediante aplicaciones infor-mticas especiales denominadas Sistemas de Informacin Geogrfica para Agricultura (Ag-GIS), los que intervienen. Estas aplicaciones, adems de almacenar ordenadamente toda la informacin, permiten su visualizacin as

como su tratamiento estadstico para el cruce de los distintos datos.

La creacin de una base de datos de cada par-cela es una herramienta fundamental para op-timizar la toma de decisiones en un sistema productivo agrcola. Estos datos generan ca-pas de informacin tales como, propiedades qumicas de los suelos, compactacin, plagas y enfermedades, humedad, conductividad elctrica, etc., y posteriormente sern utili-zadas para la adecuada interpretacin de la variabilidad espacial (dentro de la parcela) y temporal (entre aos) de los rendimientos. Algunos de los mapas de variabilidad que se utilizan actualmente en el sector agrcola son: (i) mapas de rendimiento, (ii) mapas de vigor del cultivo, (iii) mapas de conductividad elc-trica (CE), etc.

Mapa de rendimiento

Basados en nuestra experiencia, coincidente con la opinin de muchos expertos, podramos

Aunque las tareas ms frecuentes llevadas a cabo con la tcnica VRT basada en mapa son la fertilizacin y los tratamientos herbicidas, no estn limitadas a ellas. En la actualidad existe la posibilidad de realizar cualquier operacin de cultivo aplicando esta tcnica, desde laboreo con profundidad variable, siembra a distintas densidades e incluso riego con dosis adaptada a las necesidades concretas de cada zona de la parcela


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decir que la implantacin de la agricultura de precisin comienza con la monitorizacin del rendimiento de los cultivos. La monitorizacin del rendimiento es la mejor opcin para cono-cer la productividad potencial de cada cultivo en cada parcela, proporciona gran cantidad de informacin y a un coste muy reducido. Se rea-liza durante la operacin de cosecha por lo que se reduce mucho el coste y nos permite evaluar qu resultado han tenido las decisiones toma-das.

El objetivo bsico del monitor de rendimiento es indicar la cantidad de producto cosechado por cada unidad de superficie que instantnea-mente encontramos a medida que vamos cose-chando.

Esta informacin, que vara de unos puntos a otros de la parcela, se actualizar a inter-valos de tiempo regulares, normalmente un segundo, dos o tres. Pero la indicacin en una pantalla numrica del valor instantneo de produccin no resulta suficiente para un

estudio pormenorizado en comparacin con la distribucin de otras propiedades. Es ne-cesario que la informacin tomada quede re-gistrada y pueda ser descargada despus de la operacin en un ordenador para su posterior anlisis. De igual manera resulta bsico asig-nar a cada dato del rendimiento instantneo unas coordenadas (X,Y,Z) que permitan rea-lizar el mapa de distribucin espacial de la produccin.

Para el almacenamiento de la informacin generada, los monitores de rendimiento dis-ponen de tarjetas de memoria extrables que pueden ser ledas por los ordenadores o dis-positivos de mano, mientras que las coordena-das para la localizacin se obtienen mediante un receptor GNSS, mejorando la precisin si se emplea tecnologa diferencial. Hoy en da algunos sistema ms avanzados de monitori-zacin del rendimiento utilizan sistemas de gestin remota o telemetra para el envo en tiempo real de los mapas de produccin a un servidor, esto permite el procesado inmediato por parte de un tcnico o de la empresa espe-cializada.

Los principios bsicos de medida del rendi-miento podemos clasificarlos en volumtricos y gravimtricos, segn la medida se realice sobre el volumen o sobre la masa respectivamente, del producto cosechado.

Entre los medidores volumtricos los sistemas mas utilizados son dos:

Conteo del nmero de veces que un recep-tculo de volumen conocido, una vez lleno, vuelca sobre la tolva de la cosechadora.

Mtodos pticos, donde el flujo de cosecha se hace pasar entre un fotoemisor y un foto-sensor, midindose la proporcin de tiempo en que la luz es bloqueada, lo que resulta un buen indicador del volumen de cosecha entrante.

Los mtodos de medida del flujo gravimtrico se basan igualmente en dos principios bsicos:

La creacin de una base de datos de cada parcela es una herramienta fundamental para optimizar la toma de decisiones en un sistema productivo agrcola. Estos datos generan capas de informacin tales como, propiedades qumicas de los suelos, compactacin, plagas y enfermedades, humedad, conductividad elctrica, etc., y posteriormente sern utilizadas para la adecuada interpretacin de la variabilidad espacial y temporal de los rendimientos



La fuerza que se genera cuando el flujo de producto impacta sobre una superficie, para lo cual se emplean clulas de carga que son dispositivos capaces de generar una seal elctrica variable con dicha fuerza.

La atenuacin que sufre una radiacin de rayos gamma o rayos X cuando atraviesa el flujo de cosecha que se hace pasar entre la fuente y el detector de la radiacin.

Adems del flujo de cosecha que entra en la mquina, es necesario medir la superficie por unidad de tiempo que cubre la cosechadora, resultado del producto de la velocidad a la que se desplaza por el ancho de trabajo. La velo-cidad de avance puede determinarse mediante un sensor que mide la velocidad de giro de al-gn eje de la transmisin o de la propia rueda, aunque tambin puede calcularla el propio re-ceptor GNSS y suministrarla como un dato ms al monitor. Por otra parte, el ancho de trabajo es una informacin que hay que suministrar al monitor en el momento de su configuracin para trabajar sobre una determinada mquina.

Otra medida que necesitan realizar los mo-nitores de rendimiento es la altura respecto

al suelo a la que se encuentran el cabezal de corte. Este valor resulta fundamental para reconocer los momentos en que la cosecha-dora sale del borde de la parcela cuando termina una pasada y comienza otra, o las zonas improductivas dentro de la misma. Las medidas de flujo de cosecha y superfi-cie cubierta durante estos momentos no son contabilizadas para no influenciar los valores de rendimiento global y superficie que se van acumulando.

La informacin referente al rendimiento de cosecha en combinacin con otro tipo de in-formacin sobre el suelo y el cultivo, reunida de la forma ms eficiente posible, son un buen punto de partida.

Mapa de vigor del cultivo

Muchos tcnicos han utilizado los indicadores visuales como herramienta para evaluar la ca-rencia de nutrientes o estrs hdrico en la plan-ta. Actualmente, gracias a determinados sen-sores, es posible determinar estados de estrs previamente a que se manifiesten visualmente al ojo humano, de modo que se pueda actuar anticipadamente.

Mapa de rendimiento (Trigo) en parcela en la provincia de Sevilla. Medidas normalizadas a % sobre la media.


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Estos sensores pticos pueden estar montados en satlites (imgenes satelitales), aviones/heli-cpteros, en el propio tractor o portarlo a mano un tcnico agrcola.

Una combinacin de la informacin espectral obtenida por estos sensores nos permite cal-cular un ndice vegetativo para el cultivo, uno de los ms utilizados es el NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Este ndice se en-cuentra relacionado con la cantidad de Nitr-geno del cultivo, por lo que proporciona una informacin de gran utilidad a nivel de parcela para conocer el estado del cultivo y establecer la aplicacin variable apropiada, adems de un bajo coste superficial.

Mapa de conductividad elctrica (CE)

El uso de un sensor de induccin electromagn-tica somero puede ayudar a caracterizar eficaz-mente propiedades del suelo como humedad, materia orgnica, salinidad, densidad aparente, conductividad elctrica etc. Esta informacin es muy til para diferenciar zonas de manejo dentro de la parcela que tienen caractersticas

similares y de las que se espera un comporta-miento homogneo.

Reuniendo toda esta informacin y teniendo en cuenta los requisitos del cultivo, las preferencias y experiencia del agricultor y cualquier otro dato de inters, se realizan los mapas de prescripcin. stos sern utilizados bien en los abonados de fondo o posteriormente en cobertera. Aunque debieran ajustarse con la mayor precisin posi-ble a la realidad, veremos que existe una com-ponente muy importante debida a la naturaleza mecnica de la mquina de aplicacin, debemos tener en cuenta sus limitaciones: ancho de traba-jo, dosis mnimas, mximas y tiempo de ajuste de las vlvulas. Otras posibles fuentes de errores son las vinculadas con las caractersticas del ma-terial aplicado, por ejemplo su densidad y flui-dez que pueden cambiar a lo largo de la jornada, por todo ello, es muy importante que los equi-pos de a bordo estn muy bien regulados.

Una vez realizada la aplicacin es fundamental recoger los mapas de aplicacin grabados en el equipo con los que, adems de visualizar las diferencias entre lo planificado y lo realizado,

Sensor ptico de mano para obtencin del NDVI a nivel de parcela.



podremos realizar el anlisis econmico de la campaa haciendo uso de las aplicaciones Ag-SIG.

AYuDA AL GuIADo. uNIFoRMIDAD DE LAS oPERACIoNES MECANIZADAS

En este apartado se consideran aquellas tecno-logas encuadradas en la AP, cuyo objetivo es garantizar que una determinada operacin se realiza de manera uniforme y homognea en toda la superficie de la parcela.

Una de las causas que originan falta de unifor-midad en operaciones mecanizadas que impli-can distribucin de productos sobre el suelo, es la variacin de la velocidad de trabajo de la mquina mientras se mantiene constate el caudal de salida del producto distribuido. Este fenmeno origina que las zonas en donde se reduce la velocidad reciban una dosis mayor que las zonas recorridas a mayor velocidad. Antes de la aparicin de los receptores GNSS

para agricultura ya aparecieron mquinas (abonadoras y pulverizadores principalmen-te) con capacidad para modificar el caudal de salida de producto en funcin de la velocidad de rotacin de una rueda que gira a medida que avanza la mquina. Aunque se conseguan buenos resultados, el resbalamiento y el dife-rente hundimiento de la rueda en el suelo le hacan perder precisin.

Los receptores GNSS, adems de proporcionar las coordenadas para la localizacin de la m-quina, tambin proporcionan la velocidad real a la que se mueve. Este dato es utilizado por los dispositivos controladores que regulan el caudal de salida de producto para adaptarlo al valor adecuado de modo que la dosis aplicada al suelo se mantenga constante, logrando una precisin mayor que los sistemas basados en la rueda.

Otra de las fuentes error por falta de uniformi-dad est causada por los solapes y huecos que se generan cuando la distancia entre pasadas contiguas no es la correcta. Los sistemas mar-

Mapa de beneficio econmico de trigo al final de campaa.


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cadores basados en discos o rejas trazadoras o espuma, utilizados por algunas mquinas sem-bradoras, han dado paso a los sistemas de ayu-da al guiado y guiado automtico controlados por receptores GNSS.

Constan bsicamente de un monitor que es programado con la distancia entre lneas que se desea mantener, y la lnea original de partida. Con estos datos el procesador genera todas las lneas paralelas restantes y compara la situacin instantnea del vehculo con la lnea ms cer-cana. Como resultado de dicha comparacin, el equipo puede actuar de dos formas, depen-diendo del sistema utilizado.

En los sistemas de ayuda al guiado, el error resultante de la posicin actual de la mqui-na respecto a la lnea en que tericamente debera encontrarse, es representado sobre una barra horizontal de luces de forma que el conductor pueda corregir para llevarlo a

la posicin correcta, en cuyo caso lucir la luz verde situada en el centro de la barra. En otros modelos se utilizan pantallas de distin-to tamao y tipo donde se representa la posi-cin relativa de la mquina respecto a la lnea de trabajo.

Los sistemas de guiado automtico, adems de indicar el error relativo, actan automti-camente sobre la direccin del vehculo sin necesidad de intervencin por parte del ope-rario. Existen modelos que intervienen sobre el volante y otros, ms precisos y robustos, que intervienen sobre el sistema hidrulico de la direccin.

Una alternativa al guiado automtico que usan algunas mquinas consiste en intercalar un bastidor entre el tractor y la mquina cuya posicin se desea controlar. Este bastidor per-mite el movimiento lateral de la mquina aco-plada respecto al tractor. El sistema de control

Monitor con barra de luces para ayuda al guiado.



corrige las desviaciones laterales del vehculo mediante desviaciones en sentido contrario de la mquina sobre el bastidor, de manera que se mantenga su posicin relativa respecto al suelo.

Otros equipos que pueden encuadrarse en este apartado son los denominados control de tra-mos. Se utilizan sobre todo en barras pulve-rizadoras para evitar los solapes no deseados que se presentan cuando por cualquier razn el tractor debe salir de su lnea terica de trabajo (existencia de postes, rboles etc.) o al realizar curvas en los pases perifricos de las parcelas. Estos equipos detectan las zonas ya trabajadas y cortan la pulverizacin en los tramos en los que se producira el solape. Tambin permiten el uso de mapas de prescripcin para evitar la aplicacin de agroqumicos en zonas sensibles de las parcelas o reforzar la dosis donde sea ne-cesario.

CoNSIDERACIoNES FINALES

Como puede deducirse de lo expuesto, el obje-tivo final de la AP es optimizar el rendimiento de las explotaciones agrarias mediante un pre-ciso conocimiento del medio en el que se desa-rrollan los cultivos y la ejecucin precisa de las decisiones adoptadas.

Esta optimizacin tiene una repercusin muy favorable en los aspectos medioambientales vinculados con la produccin agraria, por la racionalizacin del uso de productos fitosani-tarios que conlleva.

Las TIC han puesto a disposicin del sector agrario todo un conjunto de nuevas herramien-tas que permiten dicha optimizacin, entre las que se encuentra la teledeteccin.

Es verdad que en Espaa la adopcin masiva de la AP no ha sido tan elevada como se esperaba hace unos 20 aos cuando los primeros pione-ros empezaron a utilizar los monitores de rendi-miento. En otros pases, en cambio, esto no ha sido as. El anlisis del porqu ira ms all de

las pretensiones de este captulo, pero lo que es verdad es que a nivel internacional no dejan de aparecer nuevos productos y nuevas empresas relacionadas con el sector como ha podido apre-ciarse en la recientemente celebrada feria de tec-nologa agraria Agritechnica, en Hanover (Ale- mania).

Los sistemas de ayuda al guiado, guiado au-tomtico y control de tramos son los que ms aceptacin tienen en Espaa. La aplicacin va-riable, en cambio, salvo excepciones, apenas tiene repercusin por el momento. La solu-cin habra que buscarla en la colaboracin de todos los implicados en el sector, debido al ca-rcter tan multidisciplinar que tiene esta tec-nologa. Al usuario final de la AP hay que ofre-cerle un producto nico y acabado. De nada le sirve al gestor de una explotacin agraria un mapa de rendimiento, de conductividad elctrica o el obtenido con sensores remotos si no tiene la seguridad de que va a disponer de un correcto asesoramiento en su interpre-tacin conjunta y de la maquinaria que le per-mita la distribucin variable, que es lo que en definitiva justifica toda la informacin previa obtenida.

El objetivo final de la AP es optimizar el rendimiento de las explotaciones agrarias mediante un preciso conocimiento del medio en el que se desarrollan los cultivos y la ejecucin precisa de las decisiones adoptadas. Esta optimizacin tiene una repercusin muy favorable en los aspectos medioambientales vinculados con la produccin agraria, por la racionalizacin del uso de productos fitosanitarios que conlleva

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En climas ridos y semi-ridos un porcenta-je muy significativo de los recursos hdricos disponibles son consumidos por la agricultu-ra de regado. As, segn diversos autores en Espaa ms del 80% de los recursos hdricos se dedican al riego. Sin embargo esta distribu-cin de los recursos disponibles podra variar de forma significativa en las prximas dcadas debido al incremento en los requerimientos de otros sectores como el medio ambiental, y la prevista reduccin de precipitaciones por los efectos del cambio climtico en el Sur de Europa1. En este contexto de mxima com-petitividad por los recursos hdricos, un co-rrecto manejo de los mismos es esencial para asegurar la sostenibilidad de las zonas rega-bles mediterrneas. Para lograr este correcto manejo, la determinacin precisa de variables como la evapotranspiracin de los cultivos2

1 Son mltiples los estudios realizados sobre el efecto del cambio climtico para las condiciones del sur de Espaa como por ejemplo los trabajos realizados por Christensen y Chris-tensen (2007).2 La evapotranspiracin de los cultivos es la combinacin de dos procesos mediante los cuales se transfiere agua hacia la atmsfera, debido a la evaporacin desde el suelo y a la trans-piracin de las plantas. Con la prctica del riego se pretende cubrir esta prdida de agua de modo que los cultivos no su-fran estrs hdrico.

(ETc) o la evapotranspiracin de referencia3 (ETo) es esencial.

La contribucin de las tcnicas de teledetec-cin4 en la mejora de la gestin de los recursos hdricos a escala de cuenca o zona regable se ha incrementado significativamente en los ltimos aos. Estas tcnicas permiten obtener informa-cin precisa de la superficie terrestre (ETc) y de las condiciones atmosfricas (ETo). La telede-teccin ha sido empleada con gran xito por investigadores como Bastiaanssen et al. (1998) o Allen et al. (2007a, b), desarrollando nuevas e innovadoras metodologas para la determina-cin de la evapotranspiracin de los cultivos (ETc). As, herramientas como el modelo ME-TRIC5 han permitido determinar la ETc tanto en cultivos herbceos (Allen et al., 2007a, b)

3 La evapotranspiracin de una superficie de referencia es aquella que se produce con un cultivo herbceo, como una pradera de gramneas, con una altura de entre 8 y 15 cm, con un adecuado suministro de agua y nutrientes y en pti-mas condiciones de crecimiento. Este trmino es bsico para la programacin de riegos como se describe en Allen et al. (1998).4 Las tcnicas de teledeteccin se refieren a diversas herra-mientasutilizadas para la observacin, el anlisis e interpre-tacin de fenmenos terrestres a partir de imgenes obtenidas con la ayuda de plataformas areas o espaciales.5 Mapping EvapoTranspiration at high Resolution with Inter-nalized Calibration.

Evaluacin de variables agrometeorolgicas mediante teledeteccin y su aplicacin

a la optimizacin del uso del aguaM. Cruz-Blanco, C. Santos, J. M. Ramrez-Cuesta e I. J. Lorite

Centro IFAPA Alameda del Obispo. Crdoba (Espaa)



como en cultivos leosos (Santos et al., 2012), con resultados muy satisfactorios. Estas meto-dologas han proporcionado informacin rele-vante sobre necesidades de agua de los cultivos permitiendo la mejora de la gestin de los re-cursos hdricos (Santos et al., 2008) o el segui-miento de la sequa (Sun et al., 2011). Estudios llevados a cabo para la determinacin de la evapotranspiracin de referencia (ETo) han sido menos numerosos, aunque recientemente De Bruin et al. (2010) y Cruz-Blanco et al. (2014) han demostrado que informacin de satlites geoestacionarios6 como el Meteosat Second Ge-neration (MSG), pueden ser utilizados para la determinacin precisa de ETo a escala regional.

El concepto de evapotranspiracin de refe-rencia (ETo) fue introducido para estimar las necesidades de agua de los cultivos junto con el uso de coeficientes de cultivo7 (Allen et al., 1998). La metodologa de clculo se basa en la ecuacin de Penman-Monteith8 y es considera-da como el procedimiento de referencia para la determinacin de la ETo, obteniendo resultados muy satisfactorios incluso en condiciones de gran aridez. La limitacin del empleo de esta ecuacin es la gran cantidad de informacin necesaria, siendo complicada su aplicacin en reas donde no se cuenta con informacin me-teorolgica de calidad (Martnez-Romero et al., 2012). Por ello, se ha potenciado la bsqueda de metodologas alternativas que requieran una menor cantidad de informacin. As, para la determinacin de la ETo se han empleado con gran xito metodologas que integran tcnicas de teledeteccin y herramientas de previsin meteorolgica en distintas zonas semi-ridas (De Bruin et al., 2010; Cristbal y Anderson, 2012). Sin embargo, la determinacin del im-pacto del uso de estas metodologas sobre la gestin de los recursos hdricos no ha sido es-tudiada en detalle hasta fechas recientes.

6 Satlite que permanece inmvil sobre un determinado pun-to del planeta.7 Es el cociente entre la evapotranspiracin del cultivo (ETc) y la evapotranspiracin de referencia (ETo) y depende funda-mentalmente del desarrollo del cultivo.8 Ecuacin frecuentemente empleada para determinar la ETo a partir de datos de temperatura, radiacin solar, velocidad del viento y humedad del aire (Allen et al., 1998).

En este trabajo se muestran los ltimos avances en la mejora de la gestin de los recursos hdri-cos a nivel de parcela, zona regable y regin, empleando diferentes tcnicas de teledetec-cin. Estas tcnicas han permitido determinar de manera precisa diferentes variables agrocli-mticas como la ETc y la ETo, constituyendo la base para la optimizacin del uso del agua en regiones mediterrneas.

CMo DETERMINAR LA EVAPoTRANSPIRACIN CoN TCNICAS DE TELEDETECCIN?

Tradicionalmente la evapotranspiracin de re-ferencia se ha determinado por medio de redes de informacin agroclimtica. En Andaluca desde finales de los aos 90 se emplea la Red de Informacin Agroclimtica de Andaluca (RIA). La RIA forma parte del Sistema de Informacin Agroclimtica para el Regado (SIAR) creado por el Ministerio de Agricultura, Alimentacin y Medio Ambiente (http://eportal.magrama.gob.es/websiar/Inicio.aspx). Esta red en An-daluca est compuesta en la actualidad por 100 estaciones meteorolgicas automticas que proporcionan diariamente informacin agro-climtica de forma gratuita (http://www.jun-tadeandalucia.es/agriculturaypesca/ifapa/ria). Cada estacin est equipada con sensores para medir temperatura del aire, humedad relativa, radiacin solar, velocidad y direccin del vien-to, y lluvia. Con esta informacin, empleando la ecuacin de Penman-Monteith, se obtienen valores de ETo de gran calidad que sirven de referencia para la programacin de riegos de las grandes zonas regables andaluzas.

El clculo de la ETo se debera realizar en condi-ciones de referencia muy concretas9, pero stas son muy difciles de conseguir especialmente en climas semi-ridos como los presentes en el sur de Espaa. A pesar de esta limitacin, los valo-res de ETo proporcionados por las redes de esta-

9 Las condiciones que debe de cumplir una superficie de refe-rencia se describen en Allen et al. (1998) y que permiten obte-ner un valor estandarizado de ETo. Algunos de estos requisitos se describen en la nota 3.

M. Cruz-Blanco, C. Santos, J. M. Ramrez-Cuesta e I. J. Lorite

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ciones meteorolgicas presentan una gran cali-dad como han demostrado trabajos realizados en condiciones semi-ridas descritos en Gaviln et al. (2006) y Cruz-Blanco et al. (2014). As, la ecuacin de Penman-Monteith ha demostra-do su utilidad para generar estimaciones muy precisas al ser comparada con medidas lisim-tricas10 en ambientes mediterrneos.

Aunque los resultados obtenidos con la ecuacin de Penman-Monteith han sido muy satisfactorios, su uso se ha visto limitado debido a la necesidad de una gran cantidad de informacin en condi-ciones de referencia. As, a pesar del elevado n-mero de estaciones integradas en la RIA, an hay zonas en donde la informacin agroclimtica es deficiente por su lejana a una estacin meteoro-lgica. Por este motivo es preciso el desarrollo de metodologas alternativas a la ecuacin de Pen-man-Monteith para el asesoramiento y mejora de la gestin de los recursos hdricos en estas zonas.

EUMETSAT LSA SAF11 es un grupo especializa-do en el desarrollo de aplicaciones relacionadas con la teledeteccin para el estudio de proce-sos que ocurren sobre la superficie terrestre. LSA SAF determina la radiacin solar incidente sobre la superficie por medio de la acumula-cin de observaciones realizadas cada 30 mi-nutos, proporcionadas por instrumentacin a bordo del satlite Meteosat Second Generation (MSG). Integrando la radiacin medida por LSA SAF con la temperatura del aire obtenida por la prediccin meteorolgica realizada por el Centro Europeo de Pronstico Meteorolgico (ECMWF), se obtuvieron valores de ETo basa-dos en la ecuacin de Makkink12. Esta infor-

10 Medidas realizadas en contenedores que encierran una por-cin de suelo donde es implantado un cultivo para determi-nar la evapotranspiracin del mismo (Berengena y Gaviln, 2005). Estos contenedores son pesados en intervalos regulares de tiempo, siendo el consumo de agua del cultivo la diferencia de peso entre medidas.11 LSA SAF es el acrnimo de Land Surface Analysis Satellite Applications Facility, y EUMESAT de European Organization for the Exploitation of Meteorological Satellites (Trigo et al., 2011).12 La ecuacin de Makkink fue desarrollada inicialmente por De Bruin et al. (1998) para climas del norte de Europa, muy diferentes a los encontrados en las condiciones mediterrneas del sur de Europa. Su uso en Espaa requiere de ajustes es-pecficos para las condiciones climticas de climas mediterr-neos.

macin est disponible en tiempo real (http://landsaf.meteo.pt), con una resolucin espacial de 3 km cubriendo un rea que engloba frica, la mayora de Europa y parte de Sudamrica.

En este trabajo se ha realizado una modifica-cin a la formulacin original para tener en cuenta las condiciones atmosfricas de climas semi-ridos como las presentes en Andaluca. El ajuste de esta nueva ecuacin se realiz em-pleando informacin procedente de un lisme-tro de pesada13 situado en la finca Alameda del Obispo en Crdoba.

Adems de la ETo, la evapotranspiracin real de los cultivos (ETc) es la principal informacin para estimar las necesidades hdricas de los mismos, y aplicar as el riego en la proporcin adecuada. Por ello, una cuantificacin precisa de la ETc constituye una herramienta funda-mental en el manejo del agua, al permitir la realizacin de mltiples aplicaciones como la programacin de riegos o la identificacin de situaciones de estrs.

Son mltiples los procedimientos de clculo de la ETc. Algunos de los mtodos tradicional-mente empleados son la lisimetra, las medidas meteorolgicas a nivel de parcela, o mediante metodologas simples con valores tabulados como las descritas en Allen et al. (1998).

Recientemente las tcnicas de teledeteccin han supuesto un avance muy significativo en este campo. As, el modelo METRIC ha sido de-sarrollado por la Universidad de Idaho (EEUU) para la estimacin de la ETc empleando tcnicas de teledeteccin, y ha sido aplicado y valida-do con xito en diferentes lugares de todo el mundo. En METRIC, la ETc se determina em-pleando imgenes procedentes de los satlites Landsat, y recientemente ha sido adaptado a condiciones mediterrneas para cultivos herb-ceos y leosos por Santos et al. (2008; 2012).

13 Cuando el cultivo implantado en el lismetro es una pradera de gramneas con las caractersticas descritas en la nota 3, las medidas realizadas son de evapotranspiracin de referencia. Estos valores tienen una gran precisin y son de suma utilidad para el ajuste de ecuaciones ms simples a las condiciones climticas regionales.



CMo REALIZAR uNA PRoGRAMACIN DE RIEGoS o uNA ESTIMACIN DE CoSECHA?

La determinacin del calendario de riegos para un cultivo o la estimacin de la cosecha son procesos complejos en los cuales intervienen una gran cantidad de factores, y para cuyo de-sarrollo se emplean modelos de simulacin.

Recientemente FAO14 ha desarrollado el mode-lo AquaCrop15. Este modelo ha sido usado para diferentes cultivos en todo el mundo bajo diver-sas condiciones climticas, teniendo entre otras aplicaciones el diseo de estrategias de riego de-ficitario y el desarrollo de modelos econmicos para apoyo en la toma de decisiones (Geerts et al., 2010; Garca-Vila y Fereres, 2012).

El modelo AquaCrop permiti evaluar la cali-dad de la informacin agrometeorolgica pro-porcionada por las tcnicas de teledeteccin, por medio del anlisis de la programacin de riegos y la estimacin de cosecha para el cultivo

14 Organizacin de las Naciones Unidas para la Alimentacin y la Agricultura.15 Modelo de cultivo que se centra en la simulacin de la co-secha en condiciones de limitacin de agua (Steduto et al., 2012).

del maz en 10 zonas regables bajo las condi-ciones climticas del sur de Espaa.

La regin de Andaluca, situada al sur de Es-paa, ha constituido la zona de estudio donde se han desarrollado algunas de las aplicaciones ms novedosas usando tcnicas de teledeteccin para la determinacin de variables agro-clim-ticas. Para ilustrar la aplicacin de tcnicas de teledeteccin en aspectos hidrolgicos, la regin ha sido dividida en 29 subcuencas (Figura 1), mientras que para ilustrar el impacto del empleo de las tcnicas de teledeteccin sobre la gestin de los recursos hdricos en el regado se han se-leccionado 10 zonas regables, centrndonos en la zona regable del Genil-Cabra (GC en la Figura 1) para la aplicacin del modelo METRIC.

ALGuNAS APLICACIoNES PRCTICAS DEL EMPLEo DE TCNICAS DE TELEDETECCIN PARA LA DETERMINACIN DE VARIABLES AGRoMETEoRoLGICAS

a) Radiacin solar y evapotranspiracin de referencia

La radiacin solar (Rs) es un componente bsico para la determinacin de las necesidades hdri-

Figura 1. Localizacin de las 10 zonas regables y de las 29 subcuencas utilizadas en el estudio.

M. Cruz-Blanco, C. Santos, J. M. Ramrez-Cuesta e I. J. Lorite

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cas de los cultivos al ser la fuente de energa del proceso de la evapotranspiracin. La radiacin estimada con tcnicas de teledeteccin obtuvo muy buenos resultados en comparacin con las mediciones obtenidas por la estacin meteorol-gica de la red SIAR situada en Crdoba. As los resultados empleando tcnicas de teledeteccin fueron ligeramente inferiores a los observados por la estacin meteorolgica, con una subesti-macin media de 0,4 MJ m-2d-1, correspondiente a errores relativos por debajo del 10%. Los mapas de Rs acumulada proporcionados por la nueva metodologa permiten realizar estudios sobre la evolucin de la radiacin a lo largo del ao con una resolucin espacial16 muy precisa. As en la Figura 2 se observa el valor diario medio para Andaluca, donde en las zonas costeras y ridas se encontraron los valores ms altos (con valores de Rs alrededor de 19,1 MJ / m2). El Valle del Guadal-quivir present valores mximos en torno a 17,6 MJ / m2, mientras que en las zonas montaosas los valores de Rs no rebasaron los 15,9 MJ / m2.

La determinacin precisa y espacialmente dis-tribuida17 de la ETo es uno de los mayores retos

16 Se puede definir como el tamao del objeto ms pequeo capaz de ser observado en una imagen. Esta resolucin viene fijada por el tamao del pxel que constituye una imagen. Por ejemplo el satlite Landsat proporciona imgenes con una reso-lucin espacial de 30 metros y el satlite MSG de 3 kilmetros.17 Informacin disponible para la totalidad de celdas en las que puede ser dividido un territorio.

en los mbitos de la agronoma y la hidrologa. Para mostrar la contribucin de las tcnicas de teledeteccin, basndose en los mapas de ra-diacin previamente descritos, se determin la evapotranspiracin de referencia a escala diaria para una regin semi-rida situada al sur de Es-paa. Gracias al empleo de tcnicas de telede-teccin se obtuvieron mapas diarios de ETo con una resolucin espacial de aproximadamente 9 Km2, siendo agregados estacional y anualmen-te. En los mapas de ETo anual se detectan dife-rentes zonas con valores claramente diferentes, con los mayores valores de ETo localizados en las secciones media e inferior del Valle del Gua-dalquivir, en las zonas costeras y en las zonas ridas situadas al Este de Andaluca (Figura 3). El valor mximo de ETo estimado para el ao 2007 en Andaluca fue en torno a 1390 mm. En el lado opuesto los valores ms bajos de ETo se encontraron en las zonas montaosas situadas al Este de la regin con valores de ETo iguales a 1000 mm. Al analizar esta distribucin espacial de la ETo a escala estacional, la zona de valo-res mximos se desplaz desde la zona media-superior del Valle del Guadalquivir en verano, hasta las zonas costeras y la seccin inferior del Valle del Guadalquivir en invierno.

Las diferencias medias en la estimacin de la ETo entre Penman-Monteith y el empleo de tcnicas de teledeteccin fueron muy peque-

Figura 2. Mapa de radiacin solar (Rs) media diaria para Andaluca en el ao 2007. Los crculos indican la posicin de las estaciones meteorolgicas disponibles de la red SIAR.



as, con una subestimacin generada con las tcnicas de teledeteccin del 3.3% respecto a la ecuacin de Penman-Monteith. Igualmente analizando cada zona de forma individual, las tcnicas de teledeteccin generaron aceptables valores extremos, oscilando entre subestima-ciones mximas del 10.2% y sobreestimaciones mximas del 6.9%.

Otra aplicacin del empleo de tcnicas de te-ledeteccin fue la determinacin de la variabi-lidad de la ETo en las diferentes subcuencas en las que se dividi el territorio andaluz (Figura 3). As, algunas cuencas mostraron una gran variabilidad de ETo, como la cuenca denomina-da Guadalquivir del Guadalbulln al Guadajoz que vari entre 1000 y 1310 mm. Igualmente se determin que la variabilidad espacial de la ETo fue mayor durante invierno y otoo, com-parada con la encontrada durante la primavera y verano. Esta gran variabilidad pone de relie-ve la gran incertidumbre en el uso de valores de ETo proporcionados por redes de estaciones meteorolgicas, donde las medidas de ETo son puntuales y con frecuencia no representativas de zonas incluso cercanas geogrficamente (Fi-gura 3).

Estos resultados muestran el gran potencial del empleo de tcnicas de teledeteccin aplicadas a la determinacin de variables agromet

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