Análisis del crecimiento de parcelas agrícolas basado en tecnologías hiperespectrales y de drones.

Con el continuo avance de la modernización agrícola, el desarrollo tecnológico desempeña un papel cada vez más importante en la mejora del rendimiento y la calidad de los cultivos, así como en la reducción del desperdicio de recursos y la contaminación ambiental. En este contexto, los métodos de monitoreo del crecimiento de los cultivos basados ​​en imágenes hiperespectrales se están convirtiendo en un tema de gran interés en el monitoreo agrícola.

concepto de crecimiento de los cultivos

El vigor del crecimiento de los cultivos se refiere al estado fisiológico, la tasa de crecimiento y la acumulación de biomasa durante su desarrollo. La calidad del crecimiento refleja directamente el estado de salud y el potencial de rendimiento de los cultivos, y constituye un importante indicador de seguimiento en la producción agrícola. La evaluación del vigor del crecimiento de los cultivos suele incluir múltiples aspectos, como la altura de la planta, el área foliar, el contenido de clorofila y la biomasa.

El seguimiento del crecimiento de los cultivos es fundamental para la producción agrícola. Al monitorear dicho crecimiento, se pueden identificar a tiempo los problemas que surjan durante el proceso, lo que permite implementar medidas de manejo adecuadas para promover un crecimiento saludable y mejorar el rendimiento y la calidad. El seguimiento del crecimiento también puede respaldar la toma de decisiones en la producción agrícola, como el ajuste de la densidad de siembra, la aplicación de fertilizantes y los niveles de riego, para lograr una siembra científica y un manejo de precisión.

Tecnología hiperespectral para el monitoreo agrícola.

La imagen hiperespectral es una tecnología que transforma la información espectral reflejada o transmitida por un objeto en una imagen, y tiene amplias aplicaciones en diversos campos. En agricultura, la imagen hiperespectral permite obtener la información espectral de reflectancia de las plantas en diferentes longitudes de onda, proporcionando datos como índices de vegetación, contenido de clorofila y estado de crecimiento.

En comparación con los métodos tradicionales de monitoreo agrícola, la tecnología de imágenes hiperespectrales presenta las siguientes ventajas: Primero, permite obtener más información sobre la vegetación, incluyendo índices de vegetación, altura de las plantas e índice de área foliar, lo que hace que el monitoreo sea más completo y preciso. Segundo, es un método de monitoreo rápido que permite obtener información espectral precisa de miles de píxeles, mejorando la eficiencia del monitoreo del crecimiento de los cultivos. Tercero, permite el monitoreo sin contacto del crecimiento de los cultivos, evitando daños a los mismos.

Tecnología de drones + teledetección hiperespectral para el monitoreo agrícola.

Con el desarrollo de la industria de drones en China, sus aplicaciones en protección de cultivos, monitoreo forestal y polinización de cultivos se están extendiendo cada vez más. Los drones agrícolas para la protección de cultivos son decenas de veces más eficientes que la fumigación convencional, y la polinización asistida por drones para la producción de semillas de arroz híbrido reduce significativamente la intensidad de mano de obra y mejora la eficiencia de la producción de semillas. En los últimos años, el rápido desarrollo de la tecnología de drones, combinado con la tecnología espectral, ha permitido monitorear de forma macroscópica, dinámica y rápida la dinámica de crecimiento de los huertos. Los drones agrícolas vuelan a baja altitud, generalmente entre 50 y 100 metros, sin necesidad de corrección atmosférica, y sus sistemas de control de vuelo son relativamente simples, con un espacio de medición y control que se ajusta al tamaño del huerto. Explorar la aplicación del NDVI obtenido de cámaras multiespectrales instaladas en drones para el monitoreo del crecimiento y la localización de plantas faltantes es de gran importancia para apoyar el cultivo preciso y digital de huertos y mejorar la eficiencia de la producción de árboles frutales.

Análisis del crecimiento de parcelas agrícolas de Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD

Se recopilaron datos de luz visible e hiperespectrales mediante drones. Tras la ortorrectificación, el cálculo de índices y la agrupación no supervisada, se visualizó el estado de crecimiento de los cultivos en parcelas a gran escala. La imagen mostrada es una fotografía tomada con un dron el 19 de marzo de 2024, durante la etapa de ahijamiento del trigo. La imagen de la derecha es un mapa de agrupamiento del índice de vegetación NDVI, sin edificios ni carreteras.

La imagen superior muestra un informe de análisis del crecimiento de la vegetación a nivel de parcela, con una leyenda que indica los resultados de la agrupación según el índice de vegetación NDVI. El gráfico circular debajo de la imagen muestra el porcentaje de superficie de cultivos con diferentes tasas de crecimiento. Las áreas con crecimiento relativamente bueno y malo están marcadas con círculos rojos y amarillos en el mapa para referencia de los agricultores.

Como tecnología innovadora de monitorización de información con alta resolución espacial y temporal, la imagen hiperespectral obtenida con UAV ofrece ventajas significativas en escala espacial y precisión en comparación con los métodos de monitorización tradicionales, lo que la hace especialmente adecuada para la rápida adquisición de información digital en explotaciones agrícolas de tamaño medio. En un futuro próximo, con el desarrollo y la mejora de las plataformas de vuelo de UAV, las tecnologías de adquisición de información multisource aéreas, las técnicas de minería y modelado de datos, y las plataformas tecnológicas de apoyo a la toma de decisiones, se prevé que la tecnología hiperespectral de UAV encuentre aplicaciones más amplias y profundas en la agricultura y campos afines.