Tecnología 101: Cómo ver las cosas de otro modo

La especialista de Ste. Michelle comparte sus estrategias de teledetección.


Este artículo apareció originalmente en la edición del 1 de abril de 2020 de la revista Good Fruit Grower: Technology 101: Seeing things in a different light.


Nota del editor: los productores de hoy en día están inundados de tecnologías que prometen todo tipo de soluciones. Pero, ¿cómo evalúan los productores qué funcionará mejor para sus granjas y sus necesidades, en lugar de perseguir lo nuevo y brillante? Good Fruit Grower presenta una crónica ocasional de Tecnología 101 en la que escuchamos hablar a expertos líderes de la industria sobre los beneficios y las dificultades de las nuevas herramientas y sobre qué preguntas hacer a los vendedores y proveedores de servicios para garantizar que obtengan las mejores soluciones para su granja.

Jenn Smithyman

Ste. Michelle Wine Estates de Prosser, Washington, ha estado utilizando teledetección aérea desde 2004 para ayudar a monitorizar la salud de la vid, planificar la cosecha de manera diferente e incluso trazar nuevos viñedos. Good Fruit Grower se reunió recientemente con Jenn Smithyman, especialista en agricultura de precisión de la compañía y una de las personas expertas en la tecnología de viñedos de Washington, para que nos hablase sobre la teledetección, las formas en que la usa su compañía y cómo otros productores pueden implementarla. La conversación ha sido editada para mayor claridad.

¿Cómo usa Ste. Michelle Wine Estates la teledetección?

Usamos el índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI, por sus siglas en inglés). Esto nos da una indicación de la salud del follaje, porque las hojas de las plantas absorben la luz visible para la fotosíntesis y reflejan la luz infrarroja cercana. El índice NDVI indica la masa foliar y la salud del dosel.

IMAGEN 1: Las imágenes de teledetección del índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI, por sus siglas en inglés) indican la salud del follaje y la masa foliar. Con el paso del tiempo, los viticultores pueden usar las imágenes para aprender sobre las tendencias de las vides y detectar problemas cuando surge una anomalía. Esta imagen de un viñedo de Ste. Michelle Wine Estates en Washington muestra un área oscura donde se produjo un movimiento de tierra antes de plantar, dejando suelos más profundos y, por lo tanto, copas más densas cada año, mientras que una mancha oscura inesperada podría indicar un rociador roto. (Cortesía de Ste. Michelle Wine Estates)

IMAGEN 1: Las imágenes de teledetección del índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI, por sus siglas en inglés) indican la salud del follaje y la masa foliar. Con el paso del tiempo, los viticultores pueden usar las imágenes para aprender sobre las tendencias de las vides y detectar problemas cuando surge una anomalía. Esta imagen de un viñedo de Ste. Michelle Wine Estates en Washington muestra un área oscura donde se produjo un movimiento de tierra antes de plantar, dejando suelos más profundos y, por lo tanto, copas más densas cada año, mientras que una mancha oscura inesperada podría indicar un rociador roto. (Cortesía de Ste. Michelle Wine Estates)

(* Apuntando a un mapa aéreo — ver Imagen 1 a la derecha). Hubo movimiento de tierra en esa zona oscura. Cada año obtendré allí un mayor valor de NDVI debido a los suelos más profundos. Estos pequeños puntos oscuros aquí son emisores que tienen fugas y permiten que salga demasiada agua. También tenemos algunos valores del NDVI más bajos, donde el mapa es más claro. En el caso de este bloque en particular, es un área rocosa muy poco profunda.

A lo largo de la temporada, cada dos semanas, tomamos una imagen en esta localización. Puedo buscar imágenes anteriores y observar el pasado y hacer comparaciones con las imágenes más recientes. Por ejemplo, a finales de julio y principios de agosto, realmente queremos mantener el follaje. No queremos que crezca más porque queremos que las plantas se centren en la maduración de la fruta.

Estamos trabajando con algunos proveedores de servicios de teledetección para crear un procedimiento que nos permita restar una imagen de otra para resaltar dónde está todavía creciendo el follaje o dónde tenemos que controlarlo.

En estas imágenes del NDVI, cada píxel mide 10 centímetros. Es un valor calculado, un número de cero a uno. Si restara el 15 de agosto al 1 de agosto, me gustaría que el resultado fuese cero. Si el resultado es un número positivo, entonces se está produciendo un gran crecimiento, por lo que debemos identificar el motivo del crecimiento continuo.

Hemos utilizado la teledetección en campo abierto para planificar y diseñar nuevos viñedos, como nuestro viñedo en Red Mountain. Utilizamos una combinación de un sistema de información geográfica (SIG), imágenes multiespectrales, radar de penetración en el terreno y cavamos docenas de zanjas para ver el perfil del suelo. Utilizamos esos datos, combinados con la pendiente, el viento y la exposición solar, para diseñar las orientaciones únicas de las hileras que tenemos en Col Solare.

El NDVI no es realmente nuevo, ¿verdad?

El NDVI ha existido por mucho tiempo. La NASA usó imágenes del NDVI procedentes de satélites en la década de 1970 para medir la masa verde en las Grandes Llanuras y más tarde en estudios para identificar la filoxera en las uvas de California.

¿Cuáles son los diferentes índices?

Hay muchos índices, pero NDVI y NDRE son los más utilizados en la agricultura. El NDVI se calcula a partir de estas mediciones individuales: infrarrojo cercano menos el rojo dividido entre infrarrojo cercano más el rojo. Toma longitudes de onda específicas, infrarrojo cercano y rojo visible, dando como resultado un valor numérico.

La diferencia normalizada de borde rojo (NDRE) es similar al NDVI, sin embargo, utiliza el borde de la banda roja, que penetra más abajo en el follaje. La ecuación es infrarrojo cercano menos borde rojo dividido entre infrarrojo cercano más borde rojo.

En muchos cultivos, los valores del NDVI pueden saturarse. Por ejemplo, se puede obtener un 1.0 en una escala NDVI de 0 a 1. En este caso, el NDVI no brinda información útil y ahí es donde la NDRE se vuelve útil. Por lo general, no tenemos saturación en las uvas de vino de Washington porque controlamos mucho el riego. Un follaje pesado para la mayoría de nuestras variedades es un 0.6.

La NDRE no se satura en el tope del dosel. El borde rojo puede tener más en cuenta el follaje por debajo, por lo que da una idea algo mejor de la salud de las plantas donde el NDVI se satura.

Hemos analizado la NDRE para nuestras uvas, pero hemos decidido que no nos proporciona ninguna información útil adicional, o al menos aún no la hemos identificado.

¿Tendría sentido la NDRE en los árboles frutales, donde los doseles son más densos?

Yo pensaría que sí. También existen aplicaciones para la NDRE en el maíz y la silvicultura, de acuerdo con lo que he leído.

¿Proporciona NDRE una mayor resolución?

Esto es diferente a la resolución. La resolución del NDVI y la NDRE puede ser la misma. La resolución está relacionada con la altitud de vuelo y el equipo utilizado para capturar imágenes. La diferencia entre multiespectral e hiperespectral son las longitudes de onda capturadas. Multiespectral captura cinco bandas. Hiperespectral captura longitudes de onda más específicas. 

¿Qué ocurre con las imágenes térmicas?

Nosotros usamos imágenes térmicas. Permite identificar dónde podría tener algunos puntos más calientes, que podrían estar relacionados con el estrés de la planta. Puede ver que en esta imagen de julio (ver Imagen 2 a la derecha) existe un área caliente. Muestra terreno desnudo (en azul) donde tenemos ubicado un depósito. Estos colores indican niveles de calor y la leyenda indica la temperatura real. Hemos estado utilizando imágenes térmicas principalmente con fines de investigación, observando heladas, lugares fríos y áreas de drenaje de aire. También las hemos empleado en maquinaria para determinar áreas calientes que podrían indicar que una pieza necesita ser reemplazada.

IMAGEN 2: Ste. Michelle Wine Estates utiliza imágenes térmicas, como esta imagen, para detectar zonas frías con menos circulación de aire. Las áreas moradas son más frías; las áreas amarillas son más cálidas. Las áreas azules indican suelo desnudo. (Cortesía de Ste. Michelle Wine Estates)

IMAGEN 2: Ste. Michelle Wine Estates utiliza imágenes térmicas, como esta imagen, para detectar zonas frías con menos circulación de aire. Las áreas moradas son más frías; las áreas amarillas son más cálidas. Las áreas azules indican suelo desnudo. (Cortesía de Ste. Michelle Wine Estates)

¿Qué significan los colores?

Cada proveedor de servicios establecerá “colores” o determinará la escala utilizada para representar valores del NDVI o de la NDRE. Es por eso que advierto a los productores que se informen sobre qué significan estos colores. Podría hacer que todo este mapa sea de color amarillo y se vería más uniforme de lo que realmente es, o podría hacerlo de amarillo a negro y hacer que parezca aún más variable. Por lo tanto, debe saber cuáles son las cifras detrás del color. Hemos estandarizado la simbología que usamos; ha permanecido igual desde 2004, por lo que podemos identificar problemas muy rápidamente, sin tener que extraer los valores específicos.

Usted dijo que los productores deberían aclarar sus preguntas antes de invertir en la teledetección. ¿Qué tipo de preguntas?

Es posible que tengan preguntas sobre cuán eficiente es su sistema de riego. Si tienen mucha variabilidad, pueden ajustar el diseño del sistema de riego, usar líneas dobles, cambiar el tamaño de las fuentes, ese tipo de cosas. 

Si tiene zonas de follaje denso y otras de follaje débil, es posible que quiera realizar ajustes para crear un bloque más uniforme. Existe una razón por la cual tiene menos vigor. ¿Se debe al riego? ¿A una enfermedad? ¿A la filoxera? ¿Acaso la topografía? Las imágenes no pueden remplazar la comprobación sobre el terreno y el conocimiento de sus viñedos, pero es una gran herramienta para identificar áreas que necesitan más atención. En algunos viñedos, aprovecharemos la variabilidad mediante una cosecha diferenciada.

¿Qué cambios nos depara el futuro?

El NDVI y la NDRE se calculan a partir de imágenes multiespectrales, que es el estándar actual. La tecnología hiperespectral (que observa muchas más longitudes de onda de luz) es bastante nueva en la agricultura. Los investigadores esperan usarla para identificar plagas y virus específicos. Por ejemplo, enrollamiento de la hoja. ¿Qué longitud de onda puede detectar la enfermedad? Todavía no lo sabemos, pero hay muchos grupos de investigación trabajando en este tipo de respuestas. Creo que llegarán hasta allí. Se necesitará mucho trabajo y es probable que varíe según la variedad y la especie, pero será un avance sorprendente.

Además, si las regulaciones se relajan un poco con los drones, estos serán cada vez más útiles. En este momento, se necesitan dos personas para volar un dron. La duración de la batería necesita mejorar. Los distribuidores solo pueden volar 20 o 30 minutos más o menos. Cuando estemos captando imágenes de mil hectáreas al día (un par de miles de acres al día), necesitaremos muchos drones para poder cubrirlos.

¿Cómo calculan los productores el costo-beneficio? 

Nuevamente, realmente depende de las preguntas a las que estén buscando responder. Quizás quieran mejorar su eficiencia de riego. El riego es la mejor herramienta que tenemos en esta región. Realmente podemos controlar el crecimiento de la vid. Un sistema de riego fiable y eficiente es clave.

A menudo me pregunto si los productores pueden usar la detección para comercializar sus uvas a bodegas o enólogos específicos. Pueden mirar un bloque con variabilidad, identificar los sabores en esa área y comercializarlo. Tal vez eso es demasiado poco convencional.

Muchas de estas cosas los productores no podrán resolverlas, entonces ¿por qué no sacar provecho de lo que pueden gestionar y aumentar sus ganancias de esa manera? Creo que hay muchas ideas innovadoras que podemos llevar a cabo. Esa es la parte divertida.

—por Ross Courtney

Sobre el Autor

Ross Courtney

Ross Courtney is an associate editor for Good Fruit Grower, writing articles and taking photos for the print magazine and website. He has a degree from Pacific Lutheran University. -- Follow the author -- Contact: 509-930-8798 or email.

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