Imágenes de satélite y agricultura: Presente y futuro

Transcripción

1 Imágenes de satélite y agricultura: Presente y futuro Unidad de Suelos y Riegos acasterad@aragon.es Jornada Técnica Canal de Aragón y Cataluña Agricultura de precisión. 14 de abril de 2015 Teledetección

2 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. Los gestores, técnicos y agricultores necesitan y demandan información actualizada y fiable del territorio que les ayude en la toma de sus decisiones La teledetección ayuda a obtener dicha información Componentes de un sistema de teledetección Fuente de energía Sistema sensor Símil con la visión humana Energía incidente Energía reflejada Energía emitida Luz solar Ojo humano Energía transmitida Energía absorbida Cubierta terrestre Tratamiento visual Objetos exteriores Usuario final Sistema de recepción Tratamiento digital Usuario final Intérprete Cerebro

3 Espectro electromagnético Respuesta espectral

4 La imagen digital Z BOSQUE PLANTACION Y RIO CARRETERA ND i,j,4 ND i,j,3 ND i,j,2 Localización espacial ND i,j,1 X L sen,i,j,k = f (ND i,i,k ) Composiciones color Equipos de teledetección Aéreos Terrestres Espaciales

5 Envisat ENVISAT Geoestacionarios Altitud km Órbita ecuatorial de oeste a este Completa la orbita en 24 horas en sincronía con la rotación terrestre 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

6 Imágenes de satélite y agricultura Usar imágenes de satélite Tecnologías espacial Complicado Imagen de satélite Para resolver problemas de enorme dificultar Control- Espía Muy tecnológico Necesidad de especialistas y programas especiales Aplicaciones/usos complejos que resuelven necesidades menos frecuentes pero de enorme importancia Aplicaciones/usos sencillos para solucionar problemas comunes

7 Ventajas y limitaciones Ventajas Estudio de grandes áreas Cobertura completa y frecuente del territorio. Homogeneidad en la toma de datos Acceso a zonas inaccesibles o sin cartografía Visión global, exhaustiva, sinóptica y repetitiva de la superficie terrestre Observación directa no destructiva Adquisición 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 información Formato digital de la imágenes permite integrar los resultados con otro tipo de información geográfica Limitaciones Conocimiento a priori de las respuestas en frecuencia de los objetos a estudiar Variables espectrales. Reconocibles fenómenos que varían reflexiónemisión energía electromagnética, altura, velocidad (con lidar, radar) Falta de sensores/dispositivos adecuados para hacer las medidas que se desean Limitaciones por resolución de los sensores Necesidad de realizar una elevada carga de cálculo para una representación válida de los datos Correcciones geométricas, radiométricas, calibraciones de la instrumentación. Observación únicamente de la superficie Escasa penetración Influencia de la atmósfera

8 Qué pueden aportar? 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 Investigación Administraciones públicas, organismos oficiales y empresa Agricultor

9 Cómo conseguir imágenes? Catálogos Visualizadores Servidores Búsqueda Programación Adquisición/Compra Muchos y variados satélites Gran cantidad de posibilidades

10 EE.UU.-NASA -USGS FRANCIA AIRBUS Defence&Space (EADS Astrium) CNES SPOT SPOT SPOT SPOT SPOT Agencia Espacial Europea (ESA) Futuras misiones

11 Sentinel 5 misiones basadas en constelaciones de 2 satélites Programa Copernicus (GMES) Incluyen instrumentos de radar, hiperespectrales y de alta y media resolución entre otros. Sentinel-1: Radar. Lanzado en 2014 Sentinel-2: Multiespectral de alta resolución. Monitoreo de vegetación y cobertura del suelo, estudio de cuerpos de agua continentales y costeros. Sentinel-3: Múltiples instrumentos.estudio de los océanos y el monitoreo del medio ambiente y del clima. Sentinel-4: Monitoreo atmósfera Sentinel-5: Monitoreo atmósfera 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 1999 QuickBird 2001 EE.UU. WorldView GeoEye GeoEye (WorldView-4) Banda Pancromática cm y Multiespectrales <5m RapidEye 5 satélites idénticos 5m resolución Alemania

12 Privado Satélites Españoles Deimos-1 (2009) Primer satélite español de observación de la tierra. Imágenes multiespectrales, alta resolución de 20m por pixel. Deimos-2 (2014) Primer satélite español de observación de la tierra de muy alta resolución Imágenes multiespectrales, resolución de 75 cm por pixel. Programa Nacional de Observación de la Tierra por Satélite (PNOTS) PAZ Tecnología rada. Cubrirá fundamentalmente las necesidades de seguridad y defensa pero también civiles Ingenio Tecnología óptica. Atenderá principalmente las necesidades de los usuarios civiles Aplicaciones

13 Tipo de aplicaciones según escala Quickbird Píxel 2,4m Landsat Píxel 30m Modis Píxel 250m Regionales Estudian grandes áreas centenares a miles de km 2 Generalmente satisfacen necesidades del sector público o grandes empresas del sector privado Locales Estudian áreas más pequeñas Dan información útil para el productor, profesional, etc. Cultivos:Identificación,cartografía y seguimiento Cartografía inventarios agrícolas Patrones de ocupación suelos Bolivia Minnesota Identificación áreas agrícolas Tailandia Kansas Brasil Alemania Modos de explotación Invernaderos Campo de Dalias (Almería) Modos de explotación Rotación de cultivos Satélite ALOS, 2013 (JAXA-ESA) ISS Cámara Digital (NASA/Visible Earth) 2004

14 Seguimiento MAÍZ NDVI medio de mayo NDVI medio de junio DOBLE COSECHA MAÍZ 28 de julio 20 de agosto Raygras Guisante Cebada Trigo Raygras Guisante Cebada Trigo 20 de septiembre

15 Regadío y gestión del agua Concentración parcelaria Modernización Irregularidades uso agua Evolución Cuenca del Arba

16 Evapotranspiración - Necesidades hídricas - Programación riegos Satélite NDVI LAI T surf. R s. Albedo R n. G H ET(día) ET(mes) ET(año) Humedad del suelo 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

17 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

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21 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.