Aplicación de la tecnología hiperespectral en el monitoreo de la sequía agrícola.

La sequía es un desastre natural potencial a largo plazo, caracterizado por una escasez de agua prolongada y anormal. Tiene un grave impacto en la economía, el medio ambiente y, especialmente, en la producción agrícola. Por lo tanto, el monitoreo del estado hídrico de los cultivos y los parámetros fisiológicos relacionados es crucial para mejorar los rendimientos y optimizar el uso de los recursos hídricos.

Índice común de sequía

Los índices de sequía son indicadores importantes para medir la severidad de la sequía. Entre los índices más utilizados se encuentran el NDVI, el NDWI y el TVDI. El índice NDVI refleja el estado de crecimiento de la vegetación al calcular la reflectancia de la vegetación verde superficial y puede reflejar con precisión el grado de sequía. El índice NDWI refleja las condiciones de humedad al calcular la relación entre la reflectancia de los cuerpos de agua y la vegetación, y puede utilizarse para monitorear el contenido de humedad del suelo superficial. El índice TVDI refleja el grado de sequía al medir la diferencia entre la temperatura superficial y la temperatura de la vegetación.

Entre estos, la humedad del suelo y el crecimiento de la vegetación son los indicadores más importantes y directos de la sequía, y la interpretación de las características espectrales de la vegetación y el suelo es un factor importante para juzgar el grado de sequía.

Índice común de sequía

La sequía puede alterar la cobertura vegetal, la humedad del suelo y la rugosidad de la superficie, afectando así el intercambio de energía y agua entre la vegetación, el suelo y la atmósfera. Por lo tanto, los cambios en los factores biofísicos subyacentes (como el índice de vegetación, el albedo y la temperatura superficial terrestre) pueden influir en el balance de radiación, calor y humedad de la superficie. Generalmente, cuanto más severa es la sequía, menor es el NDVI y mayor el albedo y la temperatura superficial. Incluso si otros factores se mantienen relativamente estables, la humedad del suelo disminuirá. El Índice Vertical de Sequía (PDI) puede utilizarse para monitorear la ocurrencia de sequías.

Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD - Monitoreo de la sequía en los cultivos

Utilizando drones para recopilar luz visible y datos multiespectrales, y tras el ensamblaje de ortofotos y el cálculo de índices, se puede visualizar de forma intuitiva la distribución de cultivos en parcelas a gran escala. La Figura 1 es una imagen de dron tomada el 19 de marzo de 2024, antes de la germinación del trigo. La Figura 2 es un mapa de distribución del contenido de clorofila GCI tras la eliminación de edificios y carreteras. Cuanto menor sea el índice GCI, menor será la cobertura vegetal, y cuanto mayor sea el índice GCI, mayor será la cobertura vegetal. La Figura 3 es un mapa de distribución de la humedad superficial del suelo desnudo. Cuanto menor sea el índice de sequía vertical, mayor será la humedad del suelo, y cuanto mayor sea el índice de sequía vertical, menor será la humedad del suelo.

Conclusiones y aplicaciones de la investigación

Actualmente, los métodos de monitoreo de sequías basados ​​en teledetección han experimentado un progreso significativo. A medida que los indicadores para cada especie, nutriente o característica del suelo continúan evolucionando y mejorando, la imagen hiperespectral, proporcionada por dispositivos portátiles de bajo costo, sigue ofreciendo datos precisos y de alta calidad, convirtiéndose en una herramienta importante para investigadores y agricultores. Las capacidades de monitoreo mejoradas y rutinarias de estos dispositivos prometen crear un nuevo paradigma para la eficiencia agrícola.