Las aplicaciones o el uso de drones (más técnicamente, UAV – Vehículo Aéreo No Tripulado) en la agricultura han mostrado una tendencia de gran crecimiento. Esta tendencia podría acelerarse aún más considerando la infinita cantidad de aplicaciones potenciales que aún se encuentran en desarrollo.
Es importante destacar que, cuando hablamos de "drones", usamos un término genérico que incluye varios componentes y sistemas, cada uno utilizado en una fase del proceso de generación de información (Figura 1).
Uno de estos componentes es el UAV en sí, que puede ser tipo mini-helicóptero con rotor de eje vertical o multirrotor con 4, 6 u 8 rotores, así como drones de ala fija, llamados “drones de ala dura” (Figura 2). Cada tipo y modelo tiene ventajas y desventajas. Los UAV multirrotor generalmente vuelan a velocidades y alturas menores que los de ala fija y son más estables y seguros en condiciones de viento fuerte. Otra característica importante que diferencia a los UAV es la capacidad de carga útil (payload), que varía de menos de 200 gramos a varias decenas de kilogramos. Además, existen UAV equipados con sistema inercial, GPS, sensores de obstáculos uni o multidireccionales, sensores de aterrizaje asistido, entre otros.
Otro componente es el Sistema de Control y Comunicación (SCC), también llamado “ground station” (Figura 3), que incluye la comunicación entre el dispositivo base y el UAV, el software de planificación y control de vuelos automáticos, así como una amplia variedad de configuraciones de seguridad y consumo de energía. Hay decenas de soluciones de estaciones de tierra, pero se recomienda usar la desarrollada y proporcionada por el fabricante de su UAV.
Indudablemente, el componente payload ha recibido la mayor atención del mercado, ya que es aquí, junto con el procesamiento de imágenes, donde se personalizan las diversas aplicaciones. ¿Qué puede ir a bordo de un UAV? Las posibilidades son prácticamente ilimitadas: desde cámaras digitales, pulverizadores, sensores activos (microondas), sensores pasivos (ondas visibles e invisibles al ojo humano, incluyendo regiones infrarrojas), sensores de variables ambientales, sembradoras, entre otros.
Cuando se usan cámaras digitales o sensores a bordo de un UAV para recolectar imágenes o videos, el uso de Sistemas de Tratamiento de Imágenes (STI) es obligatorio (Figura 3). Existe una amplia variedad de soluciones en el mercado. Este componente permite al usuario combinar cientos o miles de imágenes digitales en una sola imagen de un campo o parcela experimental, usualmente llamada mosaico ortorrectificado. Cada imagen capturada por la cámara o sensor del UAV se ve afectada por la rotación de los ejes debido al viento o corrientes térmicas durante el vuelo, así como por variaciones de la intensidad de luz solar a lo largo de la misión. Los algoritmos del STI corrigen estas distorsiones y generan la imagen unificada del área objetivo.
Quizás la aplicación pionera en agricultura haya sido el monitoreo visual mediante imágenes (fijas o dinámicas) capturadas por cámaras digitales a bordo de UAV. Sin duda, la rapidez y calidad del monitoreo con UAV supera al realizado a pie o con vehículos en el suelo.
Un avance importante fue el uso de imágenes captadas en longitudes de onda no visibles para el ojo humano. Las cámaras infrarrojas permitieron generar ortomosaicos mostrando la variación espacio-temporal de un índice de vegetación en un cultivo (Figura 4). Esto se correlaciona con ciertos elementos del suelo y con la sanidad de las plantas, permitiendo inferir la ocurrencia de enfermedades y su ubicación. Esta información permite, por ejemplo, generar mapas de recomendación de pulverización, guiando pulverizadores montados en UAV para aplicar solo donde sea necesario.
El siguiente paso fue el uso de sensores multiespectrales que captan luz visible y dos o tres bandas en los infrarrojos cercano y medio. Esto permite monitorear índices de vegetación relacionados con estrés hídrico y mejorar la información sobre estrés biótico. Existen decenas de índices de vegetación calculables a partir de imágenes multiespectrales, con algunos más adecuados para ciertas especies o etapas del cultivo.
Otras aplicaciones incluyen medición de altura de plantas (Figura 5), conteo de plantas y estimación de población (Figura 6).
Los sensores hiperespectrales tendrán un papel cada vez más importante en la investigación agronómica y en el mejoramiento de plantas. Capturan imágenes en el espectro visible, en infrarrojo cercano y medio, y pueden alcanzar incluso infrarrojo lejano y microondas. Para hacer una analogía: la evolución de imágenes infrarrojas a sensores hiperespectrales es comparable a la evolución de una radiografía a una resonancia magnética tridimensional a color.
Estos sensores permitirán pronto la fenotipificación a gran escala en programas de mejoramiento genético en todo el mundo (Figura 7), a costos miles de veces menores que las soluciones actuales.
Antes de volar un UAV, es importante cumplir con la normativa correspondiente. Recientemente, ANAC publicó una instrucción normativa. Las restricciones más importantes incluyen, pero no se limitan a: registrar su UAV en ANAC; nunca volar a más de 120 metros sobre el nivel del suelo; vuelos sobre grupos de personas deben realizarse a mínimo 30 metros y con autorización escrita; UAVs con payload superior a 25 kg requieren licencia de piloto equivalente a la de aviadores, tras curso en el Departamento de Aviación Civil.
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