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CLAUDIO BALBONTÍN GABRIEL SELLES FRANCISCO MEZA INVESTIGADOR COORDINADOR NACIONAL PROFESOR TITULAR FACULTAD INIA INTIHUASI PROGRAMA HORTOFRUTÍCOLA E INGENIERÍA INIA FORESTAL, PUC

UN ASESORSATELITAL

CÓMO FUNCIONA LA PLATAFORMA AGRÍCOLA SATELITAL DE CHILEPARA DE TERMINAR LOS REQUERIMIENTOS HIDRICOS DE LOS CULTIVOS.


LA INFORMACIÓN registrada por sensores acondicionados sobre vehículos, ya sean satélites, aviones, drones, vehículos terrestres, personas, etc. Y que permiten obtener información de

objetos (vegetación en nuestro caso) sin tener contacto con ellos, es conocida como teledetección o remote sensing en inglés. En el caso de la Plataforma PLAS (Plataforma Agrícola

Satelital de Chile) se utiliza la teledetección satelital, ya que permite tener una amplia capacidad de observación del territorio y, por tanto, supervisar el desarrollo de los cultivos en las diferentes

zonas agrícolas del país de manerarápida y eficiente. La alta frecuencia de paso de los satélites utilizados en la plataforma (conocido como resolución temporal) permite actualizar la información


De manera de lograr un monitoreo del desarrollo de los cultivos y de la vegetación en general. Asimismo, la capacidad para identificar objetos en tierra (conocida como resolución espacial

o tamaño del pixel) ha experimentado notables mejoras llegando actualmente a rangos entre 10 y 30 metros, dependiendo del satélite utilizado. ¿n estesentido, la plataforma trabaja con dos programas satelitales que entregan información útil para el monitoreo de la agricultura: el programa Copernicus de la Agencia ¿ spacial Europea (ESA) con sus satélites Sentinel 2A y Sentinel 2B y el programa Landsat de la NASA, de Estados Unidos. En el cuadro 1 se muestra información técnica de los satélites de ambos dosen la plataforma.

INDICES DE VEGETACION La manera más práctica de utilizar la información registrada por los satélites en agricultura es a través del cálculo de Indices de Vegetación (IV) los cuales, de manera genérica, se podrían definircomo una variable calculada a partir de las respuestas de la vegeta-


* UN PROYECTO CONJUNTO

El proyecto Plataforma Agrícola Satelital de Chile es un esfuerzo mancomunado de especialistas en climatología, riego y recursos hídricos pertenecientes al INIA, Universidad de Chile, Universidad de Talca, Universidad de Concepción y Pontificia Universidad Católica de Chile, Centro de Investigación y Desarrollo en Recursos Hídricos, junto al apoyo del Consejo Nacional de Innovación para el Desarrollo y el co-financiamiento de FIA. Su principal objetivo es desarrollar una herramienta de fácil acceso, que permita determinar los requerimientos hídricos del sector agrícola tanto a nivel predial, como también anivel de sistemas de distribución o incluso cuencas hidrográficas.


Ción a distintas longitudes de onda y que permite extraer información de los cultivos, minimizando los efectos del suelo de fondo, del ángulo de iluminación del objeto o de la atmósfera. En este sentido, el índice más utilizado mundialmente es el conocido como Indice de Vegetación Normalizado por Diferencias (NDVD), que tiene una adecuada correspondencia con los atributos biológicos y físi-

cos de la vegetación, y es simple de calcular apartir de las imágenes registradas con los satélites mencionados. Básicamente, el índice NDVI evalúa el tamaño fotosintético relativo de la cubierta vegetal ya que recoge principalmente cómo los cultivos absorben la radiación solar fotosintéticamente activa, Á partir del procesamiento de las imágenes satelitales y el cálculo del NDVI para 'ada fecha disponible es

posible definir la secuencia temporal del índice y de este modo representar la evolución del desarrollo de los cultivos en el terreno analizado. En la Figura 1 se muestran ejemplos de la evolución temporal del índice en varios cultivos desarrollados en la Región de Coquimbo.

INFORMACION SATELITAL UTIL En función de las condiciones ambientales

locales (nubosidad principalmente) hoy en día es posible contar con series temporales de imágenes satelitales, lo que se espera se incremente dadas las tendencias del uso de herramientas satelitales para la observación de la tierra. A partir de esta información, se pueden implementar análisis y caracterizaciones de la agriculturaen dosescalas, una muyampliaregional y otra más detallada intrapredial. La escala regional (cuencas, zonas agrícolas, etc. ) tiene gran utilidad para la gestión de la agricultura, ya sea por la administración pública o privada. La información aportada por los satélites ayuda a definir las zonas cultivadas, —catastros de uso de suelo agrícola, variación interanual y modelar el consumo hídrico de las zonas cultivadas en amplias regiones, entre otros múltiples USOS. La otra escala es la llamada intrapredial (campos de productores) donde la información derivada de las imágenes satelitalestienevalorpara el manejo agronómico


CUADRO 1 CARACTERÍSTICAS DE LAS IMÁGENES SATELITALES UTILIZADAS EN LA PLATAFORMA

Resolución temporal (días entre visita)

Resolución espectral

Resolución Espacial

Cobertura imagen

Satélite

Programa (Propietario)

LANDSAT 8 (NASA)



LANDSAT 185 km por 185 km 16 días 30 metros NM bandas

SENTINEL 2A COPERNICUS SENTINEL 2B (ESA)

100 km por 100 km

10 días 10 metros 13 bandas

SA NAO OS : EVOLUCIÓN ANUAL NDVI

UVA DE MESA [Var. Flame)

NDVI

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UVA PISQUERA pr Moscatel). ,

a

OLIVOS (Var. Arbequina)



A

A


De los cultivos. La información derivada puede ser: fechas de inicio y fin del desarrollo vegetativo de los cultivos, vigor del crecimiento (cobertura rápida del suelo), valores máximos de desarrollo alcanzados en latemporada (máximo NDVI, máxima cobertura), variabilidad espacial, período estable (sin crecimiento), inicio de la senescencia, receso invernal. Todos estos instantes del ciclo anual de un cultivo pueden ser establecidos y supervisados a través del análisis temporal de imágenes satelitales, adaptando el manejo agronó-

micodel cultivo, conénfasis en el manejo del riego. En la figura 2 se señala un ejemplo del desarrollo de un cultivo (parrón uva de mesa) caracterizado a partir de la evolución anual del índice de vegetación NDVL La información registrada en cada imagen satelital irá formando parte de “un libro de campo digital” queserá un relato histórico del desarrollo anual del cultivo en la parcela, permitiendo realizar comparaciones de su desarrollo año con año. Esta historia digital en imágenes satelitales puede ser utilizada, por

ejemplo, para estimar si un huerto frutal se encuentra en fase de crecimiento, en fase estabilizada Chuerto adulto) o en fase de decaimiento (huerto viejo), comparar con las temporadas anteriores o con otros campos cercanos, definir posibles

fechas de cosecha, toda información útil para la toma de decisiones de manejo agronómico de los cultivos (Figura 3). La definición de la variabilidad espacial de los cultivos (zonas diferenciables dentro de las parcelas agrícolas)


Es posible realizarlo a partir del análisis de las imágenes satelitales. En la figura 4 se muestra un ejemplo de un parrón de uvapisqueradondese han identificado dos zonas en las cuales el cultivo presenta valores diferentes del índice NDVL Esta información puede ser de granutilidadenlatoma de decisiones para el manejo de este cultivo ya que las diferencias pueden estar relacionadas con deficiencias en los programas sanitarios, de fertilización o con el manejo del riego (diferente capacidad de retención de humedad

en los suelos de la parcela, mal funcionamiento del equipo de riego, etc.). La identificación de la variabilidad espacial puede proporcionar información útil para los agricultores para la programación de la cosecha de los cultivos, sectorizando calidades o fechas derecogida. Las tecnologías de supervisión satelital no reemplazan las visitas en terreno sino que permiten orientar y mejorar la eficiencia de los recorridos en campo. La supervisión tradicional de los cultivos (caminado o en

vehículos) siempre tiene el sesgo de la disponibilidad de caminos o del tiempo disponible para hacer recorridos por las parcelas. Las herramientas satelitales para la supervisión rompen con estas limitantes, siendo mucho más eficientes en su capacidad de analizar el territorio que los métodos tradicionales. Asimismo, la información proporcionada por las imágenes satelitales es cuantitativa (numérica) y no depende de las apreciaciones personales del observador. De este modo los valores obtenidos en

una parcela pueden ser comparados directamente conotraparcela, sinincluir el sesgo del observador.

RIEGO E INFORMACION SATELITAL Tradicionalmente el manejo del riego en los campos agrícolas se realiza de manera cualitativa utilizando un conocimiento empírico adquirido en el terreno o cuantitativamente a partir de metodologías que no representan necesariamente el nivel de desarrollo de los cultivos bajo las condiciones locales (in situ). El seguimiento temporal realizado con imágenes satelitales permite caracterizar el nivel de desarrolloreal de lasplantas in situ (pixel a pixel), estimando su cobertura, la cantidad de vegetación desplegada y la absorción de la radiación solar, todo loquetendrá lacapacidad de transpiración del cultivo. La evolución del cultivo, cuantificado a partir del NVDI, presenta una estrecha correlación con el denominado coeficiente de cultivo (Kc), factor adimensional que permi-


FIGURA 2. EJEMPLO DECURVA ANUAL DEDESARROLLO DEL NDVI MONTI

(Var. Flame) secuencia de estados fenológicos

E Floración pc bajos me ES Receso AS ir a ee. vegetativo

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SATELITAL DE UN PARRÓN DE UVA DE MESA DURANTE CINCO AÑOS DE DESARROLLO HASTA VALORES ESTABLES (PARRÓN ADULTO)

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PARCELA AGRÍCOLA QUE PERMITE CON ANOMALÍAS O MO SNS

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1-feb-2018


Te la cuantificación de las necesidades de agua de las plantas. Este coeficiente corrige la demanda evaporativa de la atmósfera (evapotranspiración de referencia, ¿To) para estimar el agua que evapotranspira un cultivo particular, de acuerdo a la siguiente relación: ETe= Kex ETo De este modo, con el desarrollo del proyecto “Plataforma agrícola satelital para el seguimiento dela determinación de los requerimientos hídricos de los principales cultivos del país” se determinarán los valores de Kc, a partirdelos valores del índice NDVI obtenido de imágenes satelitales. Por su parte, la información relacionada con la demanda ambiental (representada por la ETo) será obtenida a partir del segundo proyecto dinámico a escala diaria de la Evapotranspiración de Referencia (E To) para determinar las necesidades de riego en Chile”). Este proyecto utilizará la información meteorológica registrada diariamente por la Red Agroclimática Nacional (RAN) del MINAGRI y otras fuentes de registro como DGA, con la innovación de que esta será extrapolada entre las estaciones de manera de generar diariamente una capa continua de los valores de la demanda ambiental de la atmósfera, través de la evapotranspiración de referencia (ETo), lo cual permitirá el acceso a información más precisa que permita la gestión más eficiente del riego. De esta forma, el problema de la representatividad y área de influencia de las estaciones es abordado, al introducir en la interpolación componentes espaciales (aspecto, exposición, pendiente, distancia a cuerpos de agua) que describen las principales variaciones del clima en el paisaje.

PLATAFORMA AGRICOLA SATELITAL (PLAS) De este modo y gracias al cofinanciamiento de FIA y el trabajo mancomunado de especialistas en clima, riego y recursos hídricos de diversas instituciones de investigación agrícola, se está trabajando en una plataforma satelital, que integrará los productos de los dos proyectos mencionados y que permitirá la determinación de los requerimientos hídricos de los cultivos entre las regiones de Biobío. Actualmente, en la Región de Coquimbo y con la asesoría del INIA, ya hay pequeños agricultores usando un prototipo de la plataforma satelital para calcular las necesidades de riego de sus cultivos. Una vez terminada la Plataforma Nacional, quedará a disposición de usuarios como productoresdetodos los tamaños, organizaciones de regantes, instituciones públicas, universidades, entre otros en la dirección web

login/?custom=plas (usuario: plas, contraseña: plas). La plataforma estará dotada de capacidades para realizar consultas de cualquier cultivo y establecer la dinámica temporal de su desarrolloen campo a partir del índice de vegetación NDVI, además de la demanda ambiental (ETo), loquepermitiráestimarde manera dinámica las necesidades hídricas de los cultivos. Unaspecto muy valioso de este proyecto lo constituye la consolidación de unequipo multidisciplinarioeinterinstitucional de trabajo. Quebusca ponerlascapacidades de investigación y desarrollo existentes en el país al servicio de los problemas que enfrenta nuestra agricultura para transformarse en un sector con mayor capacidad de respuestaalos desafíos del cambio climático, la gestión del agua y la consolidación de un modelo sustentable de desarrollo.