ES2684843A1 - Procedimiento de tratamiento de cultivos - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de tratamiento de cultivos. Comprende las fases de: - hacer pasar un vehículo aéreo no tripulado por un terreno de cultivo tomando para diversos puntos datos multiespectrales y/o tomográficos con dicha cámara, - determinar un factor vegetativo para cada uno de los citados puntos a partir de la información obtenida por la cámara, - generar una recomendación para cada uno de los diversos puntos a partir del factor vegetativo, - aplicar la recomendación en el terreno de cultivo utilizando un sistema dotado de un dispositivo de fertilización y un sistema de control que controla la cantidad de fertilizante a partir de la citada orden de fertilización, y - adquisición de datos de pendiente de terreno para cada uno de los citados puntos. La orden de fertilización generada depende de la pendiente del terreno en el punto de cálculo y de la tipología del terreno.
Description
Procedimiento de tratamiento de cultivos
El objetivo de la presente invención es un procedimiento de tratamiento de cultivos. Más en concreto, la presente
invención proporciona la recomendación y orientación de aplicaciones y manejo de medios.
El crecimiento de la población mundial y la concienciación medioambiental hacen necesarios una mejor
organización y aprovechamiento de las tierras de cultivo, y seguramente esta necesidad aumente en próximos años.
Existen diferentes técnicas que aumentan los rendimientos de nuestros cultivos, pero las prácticas agronómicas
tales como dosificación de riego y abonado, son de vital importancia, porque inciden en dos recursos no
sostenibles, como el agua disponible y elementos orgánicos y minerales asimilables por las plantas. Por otro
lado, en tratamientos como la poda o la siembra, la optimización de su operación puede reportar un ahorro en
costes muy elevados.
la diferenciación de la casulstica de la determinación de dosificación de abonado y riego, es debido a que la
asimilación y utilización de estos recursos por parte de las plantas, se realizan por dos caminos bien
diferenciados, desde la fisiologla de la planta. Por tanto para su determinación debemos introducimos en esos
procesos fisiológicos, para un correcto manejo de los tratamientos culturales de los cultivos. De igual manera, en
la poda y siembra, se pueden determinar tratamientos diferenciales gracias a cuantificar volúmenes de
vegetación y determinar su fisiologla.
la determinación de zonas con diferentes dosificaciones, sin la determinación de éstas, no es suficiente para un
correcto manejo de los cultivos. Es imperiosa, la determinación de dosis que permitan reducir costes de consumo
de agua y abonado, as! como cuantificar volúmenes a podar o densidad de semillas a emplear.
El documento de Patente japonés JPH1 1235124 da a conocer un procedimiento para tratamiento de cultivos que
comprende las fases de:
-Hacer pasar un vehículo aéreo no tripulado dotado de GPS y cámara por un terreno de cultivo, tomando para
diversos puntos. datos visuales con una cámara.
-Determinar una cantidad de clorofila a partir de la información de color obtenida por la cámara.
-Determinar un factor de crecimiento para cada uno de los citados puntos.
-Generar una orden de fertilización para cada uno de los diversos puntos a partir del factor de crecimiento.
-Fertilizar el terreno de culllvo utilizando un vehlculo dotado de un dispositivo de fertilización y un sistema de
control que controla la cantidad de fertilizante a partir de la citada orden de fertilización.
En el documento JPH11235124 utiliza una medición en el espectro visible para determinar la clorofila en el
cultivo y en base a la misma dar una recomendación de abonado.
Et procedimiento que se da a conocer en el documento JPH1 1235124 resulta adecuado para los típicos cultivos
de arroz orientales, en los cuales el terreno se inunda con agua . Sin embargo, de acuerdo con los estudios del
solicitante, resulta excesivamente inexacto para cultivos no inundados. En particular, el documento que se da a
conocer no vale para terrenos no homogéneos. Debido a Jos lipos de suelo, texturas, profundidades,
orientaciones, necesidad hídrica, problemas sanitarios, etc., una misma parcela o terreno a cultivar presenta una
variabilidad que hace inadecuado los sistemas de recomendación de abono basados en el desarrollo c!orofilico.
Es un objetivo de la presente invención dar a conocer un procedimiento que no presenta los inconvenientes
antes citados.
Es otro objetivo de la presente invención dar a conocer un procedimiento para control de la aplicación de
fertilizante que sea a la vez exacto y de fácil implementación comercial, sin necesidad de requerir conocimientos
especializados por parte del agricultor. Es también un objeto de la presente invención dar a conocer un
procedimiento de control del manejo de cultivos que pueda implementarse de una manera económica.
Más en particular, la presente invención da a conocer un procedimiento para el lratamiento de cultivos que
comprende las fases de:
-hacer pasar un vehiculo aéreo no tripulado dolado de GPS y cámara preferentemente mUltiespectral, por un
terreno de cultivo tomando, para diversos puntos, datos con dicha cámara, preferentemente dalas
multiespectrales.
-determinar al menos un indice agronómico para cada uno de los citados puntos a partir de la información
obtenida por la cámara,
-generar una recomendación de manejo de cultivo para cada uno de los diversos puntos a partir del citado al
menos un indice agronómico,
-aplicar la recomendación en el terreno de cultivo utilizando un sistema dotado de un dispositivo de tratamiento y
un sistema de control que controla una dosificación de insumo a partir de la citada recomendación,
que comprende además la fase de:
-adquisición de datos de pendiente de terreno para cada uno de los citados puntos,
y por que la recomendación generada depende, además del citado indice agronómico, de la pendiente del
terreno en el punto de cálculo y de la tipologla del terreno.
Preferentemente, el procedimiento también comprende una fase de determinar cada punto de cultivo, cada
planta o cada árbol, como una unidad única e independiente.
La recomendación generada también puede hacerse depender, por ejemplo de la meteorología, de los volúmenes y
superficies de vegetación y de datos puntuales no aéreos tales como analíticas de hoja o suelo, o datos de sondas.
Preferentemente, el Indice agronómico comprende un factor vegetativo. Preferentemente, la recomendación de
cultivo comprende una orden o recomendación de aplicación de insumo, más preferentemente fertilizante.
La presente invención soluciona el citado problema mediante la consideración, para cada punto para el que se
genera una recomendación de aplicación y/o manejo de cultivos (por ejemplo, una orden de fertilización), de la
pendiente del terreno y de la tipelagla del suelo para la generación de una orden de fertilización. Los estudios
realizados por los solicitantes confirman que las órdenes de fertilización generadas de esta manera resullan más
eficientes. El solicitante ha comprobado que la mejora se produce debido a que la pendiente y el tipo de terreno influyen en la disponibilidad, asimilación y concentración de la dosificación de abonos o fertilizantes. En efecto, la existencia de una pendiente puede provocar una pérdida de abonos por influencia de la gravedad, o arrastre del agua de riego o de lluvia. El tipo de suelo también influye en la relención del abono o fertilizante suministrado.
Mediante la presente invención se permite tener en cuenta que los terrenos no son homogéneos debidos a los tipos de suelo, texturas, profundidades, orientaciones, necesidad hídrica. etc. la presente invención permite identificar la variabilidad dentro de una misma parcela de cultivo y tratar el cultivo en base a dicha variabilidad.
los factores antes citados (índice agronómico, pendiente y tipología del terreno), podrán preferentemente combinarse mediante superposición ponderada.
En una realización especialmente preferente, el procedimiento comprende la fase de toma datos altimétricos del terreno desde el vehículo aéreo no tripulado para determinar los datos de pendiente. Alternativamente, los datos de altimetría pueden ser tomados de un servicio cartográfico. Sin embargo, la toma de datos in situ es más precisa y beneficiosa para los resultados finales.
De manera especialmente preferente, la presente invención también prevé la generación de órdenes de riego. la presente invenciÓn también prevé la generación de órdenes de poda, siembra e incluso aplicaciones de productos fitosanitarios.
Para ello, preferentemente, la presente invención también comprende las fases de:
• toma de datos de temperatura en los citados puntos mediante una cámara térmica,
. generar una orden de dosifICación de riego para cada punto a partir de los datos obtenidos mediante la cámara
térmica.
De manera ventajosa, la orden de dosificaciÓn de riego depende también de la pendiente dellerreno en el punto de cálculo y de la tipologia del terreno. la orden de dosificación también puede depender de la meteorología, volomenes y superficies de vegetación y datos puntuales no aéreos tales como analfticas de hoja o suelo, o datos de sondas.
Preferentemente, el factor vegetativo, la pendiente del terreno, la tipologla del terreno y/o los datos obtenidos mediante la cámara térmica se combinan mediante superposición ponderada.
la presente invención presenta la ventaja de poder complementar la loma de datos in situ mediante un vehlculo no tripulado mediante una plataforma accesible de manera remota. Esto proporciona numerosas ventajas, tal como por ejemplo interaclividad con el usuario.
Para ello. preferentemente, tras la obtención de datos mediante un vehlculo aéreo no tripulado, los datos son enviados de manera remota a una plataforma remota para realización de determinaciones y generaciÓll de las citadas órdenes.
Más preferentemente, la plataforma remota comprende una interfaz de usuario para la recepción de feedback.
Aún más preferentemente, la plataforma modifica de manera automática valores asociados a la superposición ponderada en función del citado feedback.
la ponderación de los diferentes parámetros debe realizarse caso a caso. la utilización de una plataforma de acceso remoto permite implementar de manera automática algoritmos de aprendizaje que optimicen los parámetros en función de experiencias producidas en diferentes lugares.
De una manera especialmente ventajosa, la presente invención prevé que la orden de dosificación de insumo (por ejemplo, abono) dependa de los datos tomados por la cámara térmica. En efecto, una carencia de desarrollo clorofllk:o puede venir dada por un estrés hldrico en zonas bien abonadas, en especial en zonas con una pendiente notable, cosa que resulta de más dificil ocurrencia en zonas bajas sin pendiente que han de ser receptoras de escorrentfas.
De manera ventajosa, las citadas recomendaciones y/u órdenes se envlan a dispositivo de control automático de un dosificador instalado en un vehlculo agrlcola. Más en partiClJlar, la presente invención permite generar órdenes que pueden Integrarse directamente en pantallas de tractores y en programas de riego de nueva generación. la presente invención también puede ser utilizada con sistemas tradicionales de riego. Para ello la presente invención prevé la generación de mapas visuales con recomendaciones y orientación de aplicaciones y manejo de cultivos. Estos mapas podrán ser accesibles remotamente desde tablets o móviles con GPS (desde la "nube" o "ctoud") que pueden instalarse fácilmente en los tractores en modo navegador de coche.
El procedimiento objeto de la presente invención permite la generación de mapas y/o recomendaciones agronómicas para la toma de decisiones en campo. Esto permite la consecución de objetivos tales como aumentar la producción de los cultivos, la optimización de los costes y el aumento de la calidad de las cosechas resultantes.
El ajuste de las recomendaciones y orientaciones de aplicaciones y manejo de cultivos (por ejemplo, dosificaciones de riego y/o abono y/o productos fitosanitarios) permite reducir la contaminación de suelos y aguas subterráneas y superficiales, mediante la reducción del uso de nitratos.
Para su mejor comprensión se adjuntan, a titulo de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibUjos de una realización de la disposición publicitaria, objeto de la presente invención.
La figura 1 muestra un vehiClJlo aéreo no tripulado ("dren") utilizable en el procedimiento objeto de la presente invención.
la flQura 2 muestra de manera esquemática un procedimiento objeto de la presente invención.
la figura 1 muestra un vehlculo no tripUlado ("dron") -1-con el cual se pueden a llevar a cabo las fases de recogida de datos de un ejemplO de procedimIento según la presente InvenciÓn. El dron -1-del ejemplo es un modelo de rotor n-cóptere, valido para terrenos de tamaño relativamente reducido. Para terrenos de mayor tamaño, un dron de ala fija puede resultar más adecuado.
Para la toma de datos, el dron -1-del ejemplo comprende una cámara multiespectral -11-y una cámara térmica -12-, que se sitúan en la parte inferior del dron -1-. El dron -11-también comprende un dispositivo de geolocalización (tal como un GPS -13-) que permite geolocalizar las imágenes tomadas por las cámaras -11-, -12-. El dron también comprende una placa de control -14-para almacenar los datos tomados. También seria posible que el dron se pueda comunicar directamente los datos geolocalizados sin almacenamiento intermedio.
la figura 2 muestra de manera esquemática un ejemplo de realización de un procedimiento según la presente invención.
El procedimiento se inicia con una fase de recogida de datos -100-en la que el dron -1-se hace volar por encima del terreno de cultivo -SO-o El dron toma datos, para diversos puntos, mediante su cámara óptica -11-y su cámara térmica -12-. Mediante su GPS -13-, dichos datos quedan geoiocalizados.
los datos adquiridos por el dron son utilizados en una segunda fase -200-de determinación de las órdenes (o recomendaciones y orientaciÓn de aplicaciones y manejo de cultivos) de fertilización y/o riego. A partir de los datos de la cámara multiespectral puede generarse un factor vegetativo utilizando cualquier tipo de cálculo conocido, como por ejemplo el cociente de reflectancia de las plantas a 5SO nm y a 560 nm (NOVI5I!IiNDVI660), indicaüvo de la cantidad de clorofila por intermedio de la evaluación de la concentración de nitrógeno. También pueden utilizarse otros Indices conocidos, tales como los denominados TCARt/OSAVI, SAVI ("Soil-adjusted Vegetation Index"), o el NORE ("Normalized Oifference Red Edge Index").
A partir de los datos de la cámara térmica -12-, se puede calcular Indices de estrés hídrico, como el denominado CWSI ("Crop Water Stress Index"), posible de calcular gracias a la utilización de un vehlculo no tripulado con un sensor adecuado, pero también puede utilizarse otros Indicas, como por ejemplo, el cálculo de la evapotranspiración de referencia (Eto) a partir del modelo de Pensman-Montheith (A1len Y otros 1998), que requiere un coeficiente de cultivo que tiene en cuenta el cultivo y su estado fenológico.
Ambos indices (vegetativo y estrés hldrico) presentan una incertidumbre grande. Para reducir la incertidumbre, la presente invención prevé la utilización de datos de pendiente y de tipo de suelo, meteorologla, volúmenes y superficies de vegetación y datos puntuales no aéreos tales como anaflticas de hoja o suelo, o datos de sondas. la pendiente es una propiedad del terreno que afecta grandemente a la incertidumbre de las recomendaciones de abono/riego basadas en los Indices de tipo conocido calculados, porque afecta a la capacidad de retención/acumulación de fertilizantes/agua del terreno. De acuerdo con la presente invención, la pendiente ha de ser considerada con independencia de otras propiedades del terreno, como por ejemplo el tipo de suelo.
la información sobre pendiente puede obtenerse a partir de información altimétrica obtenida desde el dron. También puede adquirirse o generarse información geográfica que pennita generar un MOT (Modelo Digital del Terreno) del terreno a cultivar.
Para un mejor ajuste de las dosificaciones de riego y/o abono, puede tomarse tamblén en cuenta, en cualquier realizaciOn de la presente invención, la consideración del estado fenológico de los cultivos a la hora de generar una orden de riego y/o abono.
Una gran ventaja de esta solución es Que al trabajar con imágenes de mucha resolución es posible trabajar punto a punto que significa planta a planta o árbol a árbol. A diferellCia de otros mecanismos de análisis de datos
somos capaces de identificar estos puntos y daf1es descriptores o factores que nos permiten efecluar una recomendación.
los diferentes factores a tener en cuenta pueden ser combinados de manera ponderada. Un método preferente de ponderación es el de la superposición ponderada. la superposición ponderada presenta como ventajas la posibilidad de realizar un aprendizaje distribuido Que resulta en una gran facilidad de adaptación a diferenles casos.
Una vez calculados los diferentes Indices elegidos y ponderados de la manera escogida, se puede proceder a realizar recomendaciones de abono y/o riego punto por punto. Esto implica dividir el terreno cultivado -50-en puntos o zonas y asignar a cada zona o punto una recomendación especIfica de abono y/o riego -51-, -52-, -51'-, -52'-. Al estar geolocalizadas las recomendaciones, se puede generar un mapa con tas recomendaciones. Este mapa puede ser consultado de manera remota accediendo a la plataforma o bien descargándolo en una móvil o tablet -500-, Que se puede disponer en un vehlculo agrícola -400-. En la fase de abono o riego -300-. la tablel -500-puede utilizarse como referencia para el riego o abono semimanual, o bien puede conectarse a un dispositivo automático de riego o abono, de tal manera que la tablet controle el riego o abono en función del mapa generado (o bien del archivo con las órdenes descargado desde la plataforma).
la presente invención, gracias a la utilización de una plataforma de acceso remoto en combinación con la toma de datos mediante vehlculo aéreo no tripulado, permite la acumulación y consulta de información, asl como la posibilidad de interaccionar con la información para la recreación, ajuste y mejora de los mecanismos de cálculo de las órdenes de riego y/o abono.
la plataforma de acceso remolo permitirá de manera preferente acceder a la Información en forma de diferentes capas (p.ej, raster y shp), coosulta de evolución de valores en función del tiempo, elaboración de scripts de consulta entre los sectores de un mismo productor agrícola.
la plataforma también permite, para cualquiera de las realizaciones de la presente invendón, complementar los datos obtenidos mediante vehlculo aéreo no tripulado, por ejemplo subiendo a la misma fotos geolocalizadas, lo que puede proporcionar información adiciooal para detección de carencias en nutrientes o ataques de plagas y enfermedades.
la plataforma podrá alimentarse también de información de otros sensores y/o de bases de datos para la elaboración de la recomendación agronómica.
Si bien no se ha reflejado en las figuras, el dron también podrá comprender un equipo topográfico para determinar la altimelria del terreno. El dron -1-también puede comprender t1picamente otros equipos como dispositivos de comunicación, un autopiloto, y una batería.
Si bien la invención se ha presentado y descrito con referencia a realizaciones de la misma, se comprenderá que éstas no son limitativas de la invención, por lo que podrían ser variables múltiples detalles constructivos u otros que podrán resultar evidentes para los técnicos del sector después de interpretar la materia que se da a conocer en la presente descripción, reivindicaciones y dibujos. As! pues, todas las variantes y equivalentes Quedarán incluidas dentro del alcance de la presente invención si se pueden COf1siderar comprendidas dentro del ámbito más extenso de las siguientes reivindicaciooes.
Claims (15)
- REIVINDICACIONES1. Procedimiento para el tratamiento de cultivos que comprende las fases de:-hacer pasar un vehlculo aéreo no tripulado dotado de GPS y cámara por un terreno de cultivo tomando para diversos puntos datos con dicha cámara, -detenninar al menos un Indice agronómico para cada uno de los citados puntos a partir de la información obtenida por la cámara, -generar una recomendaciÓn de manejo de cultivo para cada uno de los diversos puntos a partir del citado al menos un Indice agronómico, -aplicar la recomendación en el terreno de cultivo utilizando un sistema dotado de un dispositivo de tratamiento y un sistema de control que controla una dosificaciÓn de insumo a partir de la citada recomendación,caracterizado por que comprende la fase de:-adquisición de datos de pendiente de terreno para cada uno de los citados puntos,y por que la recomendación generada depende, además del citado Indice agronómico, de la pendiente del terreno en el punto de cálculo y de la tipologla del terrena.
-
- 2.
- Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende la fase de loma datos aftimétricos del terreno desde el vehículo aéreo no tripulado para detenninar los datos de pendiente.
-
- 3.
- Procedimiento, según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que también comprende las fases de:
-toma de datos de temperatura en los citados puntos mediante una cámara térmica , -generar una orden de dosificación de riego para cada punto a partir de los datos obtenidos mediante la cámara térmica. -
- 4.
- Procedimiento, según la reivindicaci6n 3. caracterizado por que la orden de dosificación de riego depende también de la pendiente del terreno en el punto de cálculo y de la tipología del terreno.
-
- 5.
- Procedimiento. según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el Indice agrollÓmico. la pendiente del terreno, la tipologla del terreno y/o los dalas obtenidos mediante la cámara térmica se combinan mediante superposición ponderada.
-
- 6.
- Procedimiento. según cualquiera de las realizaciones anteriores, caracterizado por que tras la obtención de datos mediante un vehlculo aéreo no tripulado, los datos son enviados de manera remota a una plataforma remola para realización de determinaciones y generación de las citadas órdenes.
-
- 7.
- Procedimiento, según la reivindicaciÓn 6, caracterizado por que la plataforma remota comprende una Interfaz de usuario para la recepción de feedback.
-
- 8.
- Procedimiento, segun la reivindicación 7 y la reivindicación 5, caracterizado por que la platafonna modifica de manera automática valores asociados a la superposición ponderada en función del citado feedback.
g. Procedimiento, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las citadas recomendaciones y/u órdenes se envían a dispositivo de control automático de un dosificador instalado en un vehlcuJo agrlcola. -
- 10.
- Procedimiento, segun cualquiera de las reivindicaciones 3 a g, caracterizado por que la citada recomendación depende de los datos tomados por la cámara ténnica.
-
- 11.
- Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la cámara es una cámara multiespectral que loma datos mulliespeclrales.
-
- 12.
- Procedimiento. segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el insumo comprende fertilizante.
-
- 13.
- Procedimiento, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el Indice agronómico comprende un factor vegetativo.
-
- 14.
- Procedimiento, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores. caracterizado por que comprende una fase de detenninar cada punto de cultivo, cada planta o cada árbol, como una unidad unica e independiente.
-
- 15.
- Procedimiento, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores. caracterizado por que el citado al menos un Indice agronómico son al menos dos indices agronómicos
-
- 16.
- Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la citada recomendación incluye órdenes de siembra y/o poda y/o aplicación de productos fitosanitarios.
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