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Caracterización electrónica de la vegetación

Geometría de las plantaciones

Los aspectos estructurales de las plantaciones son cruciales tanto a escala de árbol individual como a nivel de cultivos, bosques y ecosistemas. El espacio ocupado por el follaje del árbol determina el potencial de captura de los recursos y de los intercambios con la atmósfera. La estructura de la planta influye en la mayoría de procesos biofísicos, entre ellos, la fotosíntesis, el crecimiento, la fijación de carbono y la evapotranspiración. A nivel forestal, la estructura desempeña un papel clave en los procesos que implican un intercambio de materia y energía entre la atmósfera y en las reservas de carbono, e influye en la dinámica de las especies salvajes y de la propagación de incendios, entre otros.

 

En agricultura, la información sobre las características geométricas y estructurales (altura, anchura, volumen, superficie foliar, etc.) de las plantaciones tiene innumerables aplicaciones: aplicación de productos fitosanitarios, el riego, la fertilización y las técnicas de poda y formación de los cultivos, entre otras. El conocimiento de las características geométricas de las plantaciones permite la optimización de estas tareas y, con ello, la reducción de su impacto medioambiental y económico.

 

Como alternativa a los métodos manuales, en los últimos años han ido apareciendo sistemas de medida sin contacto que permiten caracterizar las plantaciones de una manera no destructiva, rápida, precisa y repetible. Así, l
os principales sistemas utilizados para la caracterización de las plantaciones, se basan en el empleo de sistemas electrónicos de adquisición de datos asociados a sensores con distintos principios físicos de medida. A excepción de los sensores de ultrasonidos, la mayoría de los sensores utilizados se basan en el uso de radiación electromagnética en determinados intervalos o franjas de su espectro (visible, infrarrojo, etc.).

 


 


Nuestro grupo de investigación está especializado en la caracterización de la vegetación, tanto mediante sensores ultrasónicos como mediante los sistemas LiDAR. Ambos sensores basan su funcionamiento en la medida de la distancia desde un emisor a un objeto o superficie utilizando pulsos de ondas de sonido o de luz láser, respectivamente, midiendo el tiempo invertido por el pulso en recorrer la distancia desde el punto de emisión hasta el punto de detección después de rebotar en el objeto (sensores de ultrasonidos y time-of-flight LiDAR) o midiendo la diferencia de fase entre las ondas incidente y reflejada (phase-shift LiDAR). El principal inconveniente de los sensores ultrasónicos es su poca resolución espacial, al ser sus conos sónicos muy divergentes, y carecer de sistemas de barrido. En cambio, al ser sus velocidades de medida, resolución y precisión muy altas, los sistemas LiDAR se están convirtiendo en uno de los sensores más empleados para caracterizar la vegetación. Si, además, las medidas de los sensores se sincronizan con las medidas de sus coordenadas espaciales obtenidas mediante sistemas de georeferenciación (por ejemplo, GPS) se pueden obtener mapas de los parámetros de interés de las parcelas analizadas: volúmenes arbóreos, índice de área foliar (IAF), densidad foliar de los cultivos, etc.

   

 

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Últimamente han hecho aparición en el mercado nuevos sistemas de detección cada vez más precisos, robustos y económicamente más asequibles, que, con toda probabilidad, impulsarán el desarrollo de las diferentes áreas de una agricultura sostenible y de precisión.

Vinya ETSEAEjemplo de una parcela experimental de la ETSEA escaneada
en alta resolución con un sistema lidar georeferenciado.


 

Detección y clasificación de malas hierbas

Con la colaboración con el grupo de investigación Ecología de Malas Hierbas del Departamento de Protección Vegetal del Instituto de Ciencias Agrarias del CSIC se ha trabajado en desarrollar sistemas basados en sensores de ultrasonidos y lidar para la detección de malas hierbas entre líneas de maíz. Aprovechando la capacidad de este tipo de sensores para determinar la distancia a los objetos, también ha sido posible discriminar con éxito especies de hoja ancha (dicotiledóneas, más bajas) de especies de hoja estrecha (monocotiledóneas, más altas). Este hecho permitiría la aplicación selectiva de herbicidas específicos según el tipo de mala hierba detectada.

 

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Fuente: Weed research, 51 (6): 543-547; DOI: 10.1111/j.1365-3180.2011.00876.x
 

 

 

Última modificación: 13/05/2015
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