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| La autora del artículo usando cámara MicaSense en Dron |
¿QUÉ
ES UN DRON?
Popularmente se denomina drone a los
Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT o UAV en inglés) y que pueden ser manejados
a distancia o incluso trazar su propia ruta guiados automáticamente por GPS.
Los inicios: Una
vez más los actos bélicos, o belicosos, determinan el inicio de una tecnología.
El dron se desarrolló inicialmente durante el periodo de “guerra fría”. En ese
periodo se usaban aeronaves no tripuladas, equipadas con cámaras de fotos, para
poder tomar instantáneas del territorio e instalaciones del otro bando.
Ala
fija o rotatoria: Los primeros drones eran de “ala fija”, como
“aviones”. En la actualidad se siguen utilizando estos “aviones diminutos”, sobre todo en aplicaciones militares, pero en aplicaciones "civiles" son más populares los de hélice axial.
Ala fija: Aportan la ventaja de que pueden
planear, eso les confiere un menor consumo que se traduce en más autonomía, llegan a triplicar la de "ala rotatoria" y son más veloces.
Ala rotatoria: Presentan una enorme facilidad en operaciones de despegue y aterrizaje, además de su capacidad para moverse en todas las direcciones y permanecer estático en el aire o volar a velocidades muy bajas; en definitiva son mucho más maniobrables.
Dentro de ala rotatoria, el número y disposición de las hélices, define su clasificación: tricópteros, quadricópteros, hexacópteros y octacópteros.
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| Dron pulverizador T16 de DJI |
Sistema
de alimentación: Pueden incorporar motores de combustión
interna, gasolina, o eléctricos con batería de ion Litio, o incluso sistemas
híbridos (gasolina-eléctrico o solar-eléctrico e incluso algún modelo de
gasolina-solar-eléctrico) aunque los más habituales son los eléctricos.
Diseño: Son
aparatos mecánicos diseñados para tener una fácil reparación y mantenimiento. Se
suelen fabricar con materiales aeroespaciales: poliestireno, composites, fibra
de carbono, fibra de vidrio, kevlar…; esto significa que tendrán bajo peso y
alta resistencia.
Sensores: El
primer “sensor” que se incorporó en un dron fue una cámara de fotos y vídeo.
Dotar de mayor capacidad óptica, zoom, a esas cámaras ha ido perfeccionando
técnicas y capacidades.
A finales de los 90 se incorpora el sistema
de posicionamiento GPS. En la actualidad pueden llevar multitud de sensores, en
función del trabajo apra el que se destine: cámara RGB, infrarrojos, térmica,
multiespectral…
Se pueden usar sensores capaces de realizar
mediciones de distancia mediante eco ultrasónico o láser (alcance de luz o LiDAR)
y así permitir que el dron ajuste su altitud a la topografía y obstáculos.
Cámara multiespectral: Son
cámaras que se integran fácilmente en cualquier drone; capaces de capturar
cinco bandas espectrales en un mismo vuelo y así generar índices de vegetación
(capa NVDI para comparar reflectancia entre banda roja y banda infrarroja; o
mapa de imágenes RGB para procesar imágenes)
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| Programando el plan de vuelo con Pix 4D Capture |
LOS DRONES EN APLICACIONES AGRARIAS
El uso del dron en diferentes actividades agrícolas, ganaderas y forestales, se está convirtiendo en tan habitual que incluso encontramos estadísticas que afirman que, en algunos países como Japón, los tratamientos fitosanitarios de su superficie arrocera se hacen ya en más del 50 %. Además, el mismo dron es una herramienta polivalente. Capaz de ser usado para pulverizar o para hacer un mapeo del cultivo con cámaras multiespectrales.
Normativa española: La
recoge el RD 1036/2017 y en resumen se permite el vuelo
en espacio aéreo no controlado, con distancia superior a aeropuertos y
aeródromos de mas de 8 km, no sobrepasando los 120 m de altura y en condiciones
de visibilidad adecuadas
ADQUISICIÓN DE INFORMACIÓN: TELEDETECCIÓN
La teledetección se usa para la recogida de información que permita analizar los cultivos sin tener que estar en contacto directo con el terreno.
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| Volocopter John Deere |
Captación
de imágenes: Se debe disponer de sensores para captar diferentes
longitudes de onda tanto de la luz absorbida como reflejada por las plantas. De
esta forma se generan imágenes de contraste de color. La técnica tiene pocas
limitaciones salvo las meteorológicas (lluvia, vientos superiores a 10 km/h,
frío extremo)
Previo a la toma de imágenes se deben colocar
unos paneles de referencia para medir los cambios de luz en diferentes rangos
de reflectancia del rango visible y en diferentes fechas de vuelo. Lo habitual
es colocar paneles, blanco, negro y gris, de unos 0.5 m2. También se
toman unos puntos de control mediante GPS RTK (cinemático en tiempo real) y así
poder obtener una precisión suficiente tanto en planimetría como altimetría.
Un uso habitual es la vigilancia y el conteo de ganado; incluso, siguiendo en aplicación para la ganadería, es muy útil para la vigilancia de depredadores que amenacen al rebaño (se les dota de cámaras termográficas)
Diferenciación de vigor en plantas: Uso para la denominada agricultura de precisión (AP) utilizando el drone para realizar mapeo de los cultivos, adquiriendo información (captación de imágenes con diferentes cámaras y sensores) para posterior análisis de la misma. Con diferentes cámaras fotográficas, incluso con cámaras convencionales, cámaras RGB (rojo-verde-azul) o NIR (infrarrojo cercano) se pueden tomar fotografías multiespectrales y caracterizar fenotipo de cultivos: detectar anomalías nutricionales; mapear la densidad de flores; cuantificar el volumen de copa; estudiar la arquitectura del árbol (la geometría de un olivo o de un almendro depende mucho de su geometría, es decir, de su volumen para capturar la luz…)
Con el Índice de Vegetación de Diferencia
Normalizada, NVDI, se obtiene información muy valiosa. El índice NVDI se basa
en la diferencia de radiación entre el infrarrojo cercano y la luz visible; una
hoja estresada porque esté deshidratada, o una hoja muerta, reflejan de forma
diferente la luz a como lo hace una hoja en buen estado puesto que no absorben
igual la luz visible, reflejando el verde clorofílico, ni el infrarrojo
cercano.
Análisis
e interpretación de imágenes: Los sensores miden la
longitud de onda de la radiación reflejada (terreno, plantas…) y
posteriormente, en la oficina (por ejemplo con el software Python) se puede crear
un modelo digital de superficie en el cual es posible estimar parámetro como altura;
volumen de copa de un árbol o el Índice de Área Foliar (LAI)
TRATAMIENTOS FITOSANITARIOS
La técnica de la fumigación aérea a través de
dron está marcando tendencia en el mercado. Varios son los beneficios por usar
esta técnica: optimización de los tiempos; ahorro de costes; mayor cobertura en
diversos tipos de terrenos; poder ser usado en plantaciones de leñosos altos;
no dañar a las plantas por pasos sucesivos de maquinaria rodada…
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| Yamaha Fazer 32 L |
Otros usos son la siembra (arroz, pratenses, invernaderos…) o incluso como polinizadores mecánicos, esparciendo polen en la época y condiciones metereológicas que más interese.
¡Y más usos!: Por ejemplo, en el reconocimiento de malas hierbas, un
dron puede llegar a distinguir si “lo verde” que está viendo es malahierba a
combatir o no. Una de los métodos utilizados para ello es el análisis de imágenes
mediante OBIA, un algoritmo capaz de filtrar del “color verde” la mala hierba
por parámetros como la forma.
Siembra (arroz, pratenses, invernaderos...) o como agentes polinizadores (esparciendo polen)
Algunos
drones en el mercado
Volocopter
John Deere: Muy comentada fue la presentación en la
pasada Agritechnica de Hannover del dron pulverizador que ha desarrollado
Volocopter y John Deere. Se trata de un “gigante” de 18 hélices, 9 baterías, 30
minutos de autonomía y que es capaz de cargar 200 kg de peso. El Volocopter es
capaz de cubrir 9,20 m de ancho de trabajo para cubrir hasta 6 ha/h. Puede
volar una ruta automáticamente o bien ser controlado de forma remota.
YMR-08
de Yamaha: Yamaha Motor, con más de 25 años de experiencia en la
pulverización mediante dron, dispone de un dron, modelo Fazer, de un único
rotor (helicóptero) o también modelos multirrotor como el YMR-08 también basado
en un sistema multirrotor. Mientras que la empresa japonesa recomienda el tipo
helicóptero para grandes superficies, en aquellas con peor acceso o problemas
para un vuelo libre recomienda el YMR.
El YMR se ha fabricado con fibra de carbono, dispone de 8 rotores, peso máximo de despegue 25 kg (depósito de tratamiento de 10 L), ancho de trabajo de 4 m y con una capacidad de 4 ha/h
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| Preparando un dron para volar sobre viñedo |
Agras
MG-1S y T16: Son dos modelos de la empresa china DJI. El MG-1S
dispone de 3 rádares para “leer” el terreno y ajustar la altura de forma
automática. Carga 10 L de líquido y puede cubrir 4 ha/h Se colocan tres radares
de microondas de alta precisión en la parte delantera
En cuanto al T16 dispone de un tanque de 16
L, ancho de trabajo 6,5 m; incorpora 8 boquillas de 4,8 L/min y, según el
fabricante, puede tratar hasta 10 ha/h
Agro
Hopper de Drone Hopper: La firma española dedicada a la
fabricación de drones para el combate de incendios también ha lanzado un modelo
para la agricultura. El principio de funcionamiento es el mismo que el
desarrollado para apagar fuegos. El modelo, Agro Hopper, lleva un tanque de 60
L. Utiliza motores híbridos (térmicos de gasolina y eléctricos). Además, un
sistema de descarga que es capaz de crear líquido nebulizado.
