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Imágenes de satélite y agricultura: Presente y futuro
Mª Auxiliadora Casterad
Unidad de Suelos y Riegose-mail:[email protected]
Jornada Técnica Canal de Aragón y Cataluña “Agricultura de precisión”. 14 de abril de 2015
Teledetección
Mª Auxiliadora Casterad
¿Qué es la teledetección?Captura mediante un sensor de
información acerca de un objeto, área o fenómeno sin contacto entre el
observador y el objeto, área o fenómeno observado, y conjunto de técnicas y
conocimientos necesarios para interpretar dicha información.
La teledetección ayuda a obtener dicha información
Los gestores, técnicos y agricultores necesitan y demandan información actualizada y fiable del territorio que les ayude
en la toma de sus decisiones
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Fuente de energía Sistema sensor
Cubierta terrestre
Tratamiento digital
Tratamiento visual
Sistema de recepciónUsuario final
Componentes de un sistema de teledetección
Energía incidente Energía
reflejada
Energía transmitida
Energía absorbida
Energía emitida
Usuario final Intérprete
Cerebro
Objetos exteriores
Luz solar Ojo humano
Símil con la visión humana
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Espectro electromagnético
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Respuesta espectral
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CARRETERA
RIO
PLANTACIONBOSQUE
La imagen digital
Localización espacial
ND i,j,1
X
Y
Z
ND i,j,2
ND i,j,3
ND i,j,4
Lsen,i,j,k = f (NDi,i,k)
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Composiciones color
Equipos de teledetección
Terrestres
Aéreos
Espaciales
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ENVISAT
Envisat
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Heliosíncronos o polares• Altitud entre 600 y 900km• Orbita casi polar• Completa la orbita en diferentes periodos de tiempo según el satélite de que se trate
Geoestacionarios• Altitud 36 000km• Órbita ecuatorial de oeste a este• Completa la orbita en 24 horas en sincronía con la rotación terrestre
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Imágenes de satélite y agricultura
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Imagen de satéliteTecnologías espacial
ComplicadoPara resolver
problemas de enorme dificultar
Control- Espía
Aplicaciones/usos sencillos para solucionar problemas comunes
Aplicaciones/usos complejos que resuelven necesidades menos frecuentes pero de enorme importancia
Usar imágenes de satélite
Necesidad de especialistas y programas especiales
Muy tecnológico
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Ventajas y limitaciones
• Estudio de grandes áreasCobertura completa y frecuente del territorio. Homogeneidad en la toma de datos
• Acceso a zonas inaccesibles o sin cartografíaVisión global, exhaustiva, sinóptica y repetitiva de la superficie terrestre
• Observación directa no destructivaAdquisición de datos no invasiva
• Posibilidad de realizar medidas de diferentes variables físicas de grandes superficies a lo largo de varios años. Información sobre regiones no visibles del espectro electromagnético. Información altitudinal. Observación a diferentes escalas.
• Multiplicidad de información en una sola imagen
• Tratamiento, manipulación y procesado digital de la informaciónFormato digital de la imágenes permite integrar los resultados con otro tipo de información geográfica
Ventajas
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• Conocimiento a priori de las respuestas en frecuencia de los objetos a estudiarVariables espectrales. Reconocibles fenómenos que varían reflexión-emisión energía electromagnética, altura, velocidad (con lidar, radar)
• Falta de sensores/dispositivos adecuados para hacer las medidas que se deseanLimitaciones por resolución de los sensores
• Necesidad de realizar una elevada carga de cálculo para una representación válida de los datosCorrecciones geométricas, radiométricas, calibraciones de la instrumentación….
• Observación únicamente de la superficieEscasa penetración
• Influencia de la atmósfera
Limitaciones
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• Mejora del diagnóstico de la vegetación (cultivo)
• Mejora de la gestión del riego
• Agilización en la toma de decisiones
• Optimización de la eficiencia en la utilización de insumos
• Reducción de los impactos ambientales
• Mejora en la conservación de los recursos naturales
¿Qué pueden aportar?
InvestigaciónAdministraciones públicas,
organismos oficiales y empresa
Agricultor
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¿Cómo conseguir imágenes?
• Catálogos
• Visualizadores
• Servidores
• Búsqueda
• Programación
• Adquisición/Compra
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http://www.earthzine.org/wp-content/uploads/2011/09/Satellites.jpg
Muchos y variados satélites ⇒ Gran cantidad de posibilidades
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SPOT 1 1986SPOT 2 1990 SPOT 3 1993SPOT 4 1998SPOT 5 2002
EE.UU.-NASA -USGS
FRANCIAAIRBUS Defence&Space(EADS Astrium)CNES
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Agencia Espacial Europea (ESA) – Futuras misiones
Sentinel
Sentinel-1: Radar. Lanzado en 2014Sentinel-2: Multiespectral de alta resolución. Monitoreo
de vegetación y cobertura del suelo, estudiode cuerpos de agua continentales y costeros.
Sentinel-3: Múltiples instrumentos.Estudio de los océanosy el monitoreo del medio ambiente y del clima.
Sentinel-4: Monitoreo atmósferaSentinel-5: Monitoreo atmósfera
• 5 misiones basadas en constelaciones de 2 satélites• Programa Copernicus (GMES)• Incluyen instrumentos de radar, hiperespectrales y de alta y
media resolución entre otros.
13 bandas (443 nm–2190 nm) Resolucion espacial : 10 m (4 bandas del visible e infrarrojo cercano)20 m (6 red-edge/bandas onda corta de infrarojo) 60 m (3 bandas corrección atmosférica)
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Satélites comerciales de muy alta resolución espacial
Ikonos QuickBird
WorldView 123
200720092014
RapidEye5 satélites idénticos5m resolución
GeoEye 1
GeoEye 2(WorldView-4)
1999 2001
20082016
Alemania
EE.UU.
Banda Pancromática cm y Multiespectrales <5m
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Programa Nacional de Observación de la Tierra por Satélite (PNOTS)
Satélites Españoles
Deimos-2 (2014)• Primer satélite español de observación de la tierra de muy
alta resolución• Imágenes multiespectrales, resolución de 75 cm por pixel.
Deimos-1 (2009)• Primer satélite español de observación de la tierra. • Imágenes multiespectrales, alta resolución de 20m por pixel.
PAZ• Tecnología rada. • Cubrirá fundamentalmente las necesidades de seguridad y
defensa pero también civilesIngenio• Tecnología óptica. • Atenderá principalmente las necesidades de los usuarios civiles
Privado
Aplicaciones
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Tipo de aplicaciones según escalaModis
Píxel 250mLandsat
Píxel 30mQuickbird
Píxel 2,4m
Regionales
Locales
• Estudian áreas más pequeñas
• Dan información útil para el productor, profesional, etc.
• Generalmente satisfacen necesidades del sector público o grandes empresas del sector privado
• Estudian grandes áreas centenares a miles de km2
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Identificación áreas agrícolas
Modos de explotación
Modos de explotación
ISS Cámara Digital (NASA/Visible Earth) 2004
Invernaderos Campo de Dalias (Almería)
Patrones de ocupación suelos
Minnesota
Kansas
AlemaniaBrasil
Tailandia
Bolivia
Cartografíainventarios agrícolas
Rotación de cultivos
Cultivos:Identificación,cartografía y seguimiento
Satélite ALOS, 2013 (JAXA-ESA)
25 de mayo
26 de junio
28 de julio
20 de agosto
20 de septiembre
Seguimiento
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
NDVI m
edio
DOBLE COSECHA MAÍZ
Raygras Guisante Cebada Trigo
Raygras Guisante Cebada Trigo
0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0
NDVI m
edio
MAÍZ
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Regadío y gestión del agua
Concentración parcelaria Modernización
Irregularidades uso agua
1972-1973 1984-1986
2009-2011
1989-1991
2000-2002
EvoluciónCuenca del Arba
Evapotranspiración - Necesidades hídricas - Programación riegos
ET(día) ET(mes) ET(año)Rn. G H
NDVI LAI Tsurf.Satélite AlbedoRs.
http://www.idwr.idaho.gov/GeographicInfo/METRIC/et.htm
Combinación de datos de humedad del suelo medidos por el satélite SMOS, de la Agencia Espacial Europea (ESA), con datos del sensor MODIS, de la
NASA, que aporta imágenes térmicas y de color
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Humedad del suelo
Agricultura de precisión
• Estimación y cartografía de variables biofísicas, rendimiento• Variabilidad intraparcelar• Zonificación • Identificación de unidades de manejo diferenciado
Manejo diferencial riego
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Herramientas y Servicios
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Actualmente ya hay muchos gestores y agricultores conscientes del potencial que la teledetección brinda. Pese a ello, todavía pocos lointegran en las diferentes
actividades que desarrollan.
Las nuevas imágenes, productos y servicios que están apareciendo presentan un futuro optimistas en la integración real de la teledetección en agricultura.
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