Bosque y cultivo

Monitoreo diario de cultivos: la alerta llegó veinte días antes que el daño

·5 min de lectura

Un sistema de vigilancia de parcela que mira todos los días en lugar de cada cinco, con píxel de 3 m en lugar de 10, y que avisa por correo o WhatsApp cuando un índice se sale de lo esperado. El caso demostrativo es una infestación de Cuscuta spp. en un cultivo de chile: el sistema la señaló a finales de agosto, y las imágenes de dron la confirmaron el 11 de septiembre.

Comparación entre Sentinel-2 y PlanetScope

Por qué la resolución decide

La imagen gratuita de Copernicus Sentinel-2 es excelente y no sirve igual para todo. Sobre una parcela de una hectárea y media, un píxel de 10 m mezcla el cultivo con el camino y con el borde; a 3 m se distinguen las hileras.

ParámetroPlanetScope · Super DoveCopernicus Sentinel-2
Resolución espacial3,0 m (nadir ~3,7 m remuestreado)10 m visible y NIR, 20 m borde rojo y SWIR
Revisitadiaria5 días con la constelación A+B, en el ecuador
Borde rojo3 m20 m
Bandas8, todas a resolución nativa13, a 10, 20 y 60 m
Adquisiciónconstelación de más de 130 satélitesmapeo sistemático por teselas

Los dos puntos que más pesan en la práctica:

  • La revisita diaria multiplica las capturas sin nube. En una ventana fenológica de dos semanas, cinco días de revisita pueden dejar una sola imagen útil, o ninguna.
  • El borde rojo a 3 m frente a 20 m son 9 m² por píxel frente a 400. Es la banda con la que se detecta la clorosis y el estrés hídrico antes de que la hoja cambie de color a la vista, y a 20 m un foco incipiente de media hectárea se diluye en el promedio de la parcela.

Qué se calcula, todos los días

NDVI — biomasa, verdor y estado general del cultivo.

Índice NDVI sobre la parcela

En todos los mapas de índice, el rosa es vigor alto; el verde, el cian y el azul, vigor bajo.

NDRE — detección temprana de estrés hídrico. Es el índice que permite regar por sectores en lugar de regar la parcela entera.

Índice NDRE sobre la parcela

GNDVI y CIre — nitrógeno y clorofila, para sectorizar la fertilización.

Índices GNDVI y CIre sobre la parcela

Se implementan más índices de los que se muestran: EVI, SAVI y NDGI entran en AltiaVisor con sus estadísticos por escena.

El sistema de alerta

El sistema no entrega mapas: entrega avisos. Compara cada índice con lo esperado para esa parcela en ese momento del ciclo, delimita la zona que se sale del patrón, le asigna una severidad y una superficie, y la notifica por correo, por WhatsApp o en AltiaVisor.

Cada alerta queda registrada con su fecha, su tipo —riego, nutrición, enfermedad—, su severidad, la superficie afectada y la escena que la originó. La alerta del 10 de septiembre de 2021 clasificada como enfermedad tiene severidad 42,04 sobre 0,1116 ha, y es la que corresponde al foco de cuscuta.

Registro de alertas en AltiaVisor: fecha, tipo, severidad, superficie y escena de cada aviso

La zona de alerta delimitada sobre el NDVI

El sistema no marca la parcela entera: delimita el polígono concreto que se comporta distinto, y da su superficie en hectáreas.

AltiaVisor

AltiaVisor permite cargar cualquier capa en cualquier fecha, y hacer clic en un píxel para ver su serie temporal completa. Es la diferencia entre ver una foto y ver una historia: el mismo punto, todos los días, desde la siembra.

AltiaVisor, vista de visualización: el índice sobre la parcela, con su escala, y la serie temporal del punto seleccionado

La vista de monitoreo de AltiaVisor resume cada escena con los estadísticos de los siete índices: CIre, EVI, GNDVI, NDGI, NDRE, NDVI y SAVI.

AltiaVisor, vista de monitoreo: mínimo, media, mediana, máximo y desviación de cada índice en la escena seleccionada

El caso: Cuscuta spp. en 1,3 ha de chile

Principios de agosto de 2021. El mapa de NDVI muestra el cultivo en perfecto estado. Nada que señalar.

NDVI a principios de agosto

Finales de agosto. El sistema emite una alerta por posible problema fitosanitario: un sector da valores anormalmente bajos para lo que corresponde a esa fase del ciclo. A simple vista, sobre el mapa, la zona todavía parece sana.

NDVI a finales de agosto

Finales de septiembre. El daño es evidente en el propio NDVI. El foco se ha extendido.

NDVI a finales de septiembre

Ortofoto de dron, sector norte, 11 de septiembre de 2021

Ortofoto de dron, sector sur

El 11 de septiembre las imágenes de dron confirmaron la presencia de Cuscuta spp. en la parcela. La alerta se había emitido a finales de agosto: entre dos y tres semanas de ventaja sobre la confirmación en campo, que en una infestación de cuscuta es la diferencia entre arrancar un foco y perder el lote.

Los datos de dron de este caso son abiertos y se pueden consultar en https://doi.org/10.21930/rcta.vol25_num3_art:3602.

Límites de este trabajo

  • El satélite detecta la anomalía, no la causa. El sistema señala que un sector se comporta distinto de lo esperado; identificar que es cuscuta, y no falta de riego o de nitrógeno, exige una visita o un vuelo de dron.
  • Con nubes persistentes no hay índice. La revisita diaria reduce mucho el problema, pero no lo elimina.
  • El píxel es de 3 m: el foco mínimo detectable es de ese orden, no una planta aislada.
  • El umbral de alerta se calibra por cultivo y por parcela. Las primeras semanas de una parcela nueva sirven para establecer el patrón esperado.

Qué se entrega

ProductoFormato
Mapas diarios de cada índice sobre la parcelaGeoTIFF y AltiaVisor
Serie temporal de cualquier píxelCSV y consulta interactiva
Alertas con tipo, severidad, superficie y escenacorreo, WhatsApp y registro en AltiaVisor
Estadísticos por escena e índiceCSV
AltiaVisor, accesible desde cualquier dispositivoaplicación en línea

Fuentes y licencias

  • PlanetScope Super Dove (Planet Labs PBC), licencia comercial.
  • Copernicus Sentinel-2 (ESA / Comisión Europea) para la comparación de resolución. Uso comercial permitido con atribución.
  • Imagen de fondo de AltiaVisor: © Esri.
  • Datos de dron del caso demostrativo: conjunto abierto, doi:10.21930/rcta.vol25_num3_art:3602.

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