De la agricultura tradicional a la agricultura de precisión. Juan Morillo Barragán. Escuela de Ingenierías Agrarias de la Universidad de Extremadura

1. De la agricultura
tradicional a la
agricultura de precisión
Juan Morillo Barragán.
UEX Escuela de Ingenierías Agrarias

2. ÍNDICE

3. Inicios de la agricultura
12 500
8500
7500
3000
1000
TURQUIA: se favorece el crecimiento de plantas útiles,
cosechándolas en grandes cantidades
7000
AC
TURQUIA: se domestica por primera vez un cultivo como
es el centeno. Le siguen las lentejas, trigo, etc
Se inventa la rotación de cultivos, dejando que la tierra
repose en ciclos alternos para recuperar sus nutrientes
Se domestica la calabaza (Méjico) y la patata (Perú)
Aparecen las primeras civilizaciones como sociedades
agrarias sedentarias: Sumeria en Iraq y antiguo Egipto
Se introduce el hierro en las herramientas agrícolas

4. Inicios de la agricultura
700
1500
1600
1804
1892
La cultura musulmana sirve de puente para la
introducción de inventos y conocimientos agrícolas
procedentes del lejano Oriente: arroz, algodón y caña
de azúcar
1930
2010
1950
1940
1994
DC
El descubrimiento de América aporta nuevos cultivos
como el maíz, patata, tomate, tabaco, cacao, cacahuete,
aguacate, fresa y judías entre otros.
Cambios sociales en la distribución de la propiedad con
aumento de la propiedad privada y obreros en las
ciudades
Invención de la locomotora a vapor de Trevithick
Invención del primer tractor de
gasolina
Primer fertilizante artificial
El primer pesticida artificial:
DDT
Mecanización del campo
Alimentos modificados genéticamente: transgénicos
Agricultura de precisión

5. La agrimensura
Agrimensura: según el diccionario de la Real Academia, es el arte de medir las tierras

6. La agrimensura: Egipto
Egipto año 1700 a.C.: “Censo del Oro y de los Campos”
Inventario de los bienes valorados en función del rendimiento potencial de sus tierras
cada año
NilómetroCrecidas periódicas del rio Nilo

7. La agrimensura: Egipto
Agrimensores en Egipto: conocidos como los estiradores de cuerdas
(arpedonaptos)

8. La agrimensura: Roma
Agrimensor o gromaticus: calculaba las superficies para dividirla en parcelas o marcaba el
recorrido de las calles de una ciudad
groma

9. La agrimensura: Roma
CHOROBATES
Acueducto los Milagros de Mérida
Caudal
Pendiente
sección

11. Agricultura tradicional

12. Agricultura de precisión
Agricultura sostenible
Agricultura de precisión
 Políticas agrarias
 Incremento de la rentabilidad
 Respeto al medio ambiente
 Nuevas tecnologías

14. La búsqueda de la posición
¿Dónde estoy?
¿Dónde me encuentro?
1 REFERENCIAS TERRESTRES
2 REFERENCIAS ASTRALES
3 BRÚJULA
5 GPS: Sistema Global de Posicionamiento
6 GNSS: Sistemas Globales de Navegación por Satélite
4 COORDENADAS GEOGRÁFICAS: longitud y latitud

15. Inicios de la carrera
espacial
Lanzamiento del primer satélite
artificial (URSS)
Sputnik 1
1957
Se usa la técnica Doppler para su
monitorización
CONSTELACIONES GPS GLONASS GALILEO COMPASS

16. GPS GLONASS COMPASS GALILEO
Satélites operativos 24 24 30 30
Planos orbitales 6 3 3 3
Altitud km 21000 19000 21150 23000
Constelaciones GNSS
16

17. Sectores GNSS

?
1 SECTOR ESPACIAL
2 SECTOR CONTROL
3 SECTOR USUARIOS

18. 23
14
1
2
4
3
Satélites en coordenadas
conocidas

19. Determinación geométrica
de la posición
Intersección de
3 esferas

20. Medida de la distancia
distancia = velocidad x tiempodistancia = velocidad x tiempo
340 m/s
receptor
satélite

21. La medida del tiempo
Tipo de reloj
Estabilidad diaria
(f/f)
Tiempo que tarda en
desviarse un segundo
Cristal de cuarzo 10‐9 30 años
Rubídio 10‐12 30 000 años
Cesio 10‐13 300 000 años
Hidrógeno 10‐15 3 000 000 años
Lógica cuántica 10‐15 3 700 000 000 años
Galileo Passive Hydrogen Maser
Galileo rubidium clock
Estabilidad de los relojes (fuente: A.Leick, pp.28)
Los átomos emitiendo una
frecuencia de microondas

22. Estado del reloj del
receptor

23. Fuentes de error en los
GNSS
ρ

24. La corrección diferencial
“la corrección diferencial generada por el equipo GNSS fijo es válida en el equipo móvil durante
un periodo de tiempo (latencia <1s) y para los mismos satélites a la vista”
Radio Modem / GPRS

25. Tipos de receptores y
precisiones
NAVEGADORES
GNSS
RECEPTORES
RTK
< 1 ‐ 5 m < 1 – 5 cm

26. Corrección diferencial por
satélites geoestacionarios
•WAAS: Estados Unidos de América
•EGNOS: Europa
•MTSAT: Japón
•CWAAS: Canadá
•GAGAN: India
•SNAS: República Popular China

27. Redes RTK para
correcciones
VISOR GNSS
REP
IGN

28. Redes RTK : estación de
referencia cercana
i
B
C
A
Internet
Ad
Cd
Bd

29. Cobertura de la zona
Ancho de banda consumido para
Estación simple o de red
RTCM 2.3: 1,46 MB / hora
RTCM 3.1: 1 MB / hora

30. Zonas sin cobertura:
repetidor con portatil

31. Zonas sin cobertura:
repetidor con móvil

32. Uso de la REP
227
465
662
826
911
0
200
400
600
800
1000
2010 2011 2012 2013 2014
Número de equipos registrados/año
Horas y número de conexiones

33. Sistemas de guiado
Pantalla
(receptor)
Antena
manual automáticoasistido
Pantalla
(receptor)
Antena
Controlador
navegación
Motor
electromecánico
Pantalla
Antena
(receptor)
Controlador
navegaciónSensor
dirección
Interfaz
vehículo

34. Sistemas de guiado: tipos
de correcciones
GAMA
ALTA
MERCADO PRINCIPAL
NIVEL DE ENTRADA
Sistemas
automáticos de
guiado
RTK
SF2 / Omnistar
SF1
EGNOS

35. Precisiones de sistemas de
guiado
OPCIÓN APLICACIONES RECOMENDADAS PRECISIÓN
EGNOS Abonado, herbicida
 1 m
SF1
Laboreo, Pulverización, siembra
neumatica
 30 cm
Omnistar,
SF2
Siembra, pulverización, recolección  10 cm.
RTK
Alomado, siembra, laboreo, redes de
riego (repetitividad)
 1-2 cm

36. Sistemas de guiado: ejes
El movimiento de cabeceo es una
rotación sobre el eje que pasa por las
ruedas.
El alabeo es el movimiento longitudinal
producido por los taludes.
La maniobra de guiñada es una rotación sobre el eje vertical.

37. Control de navegación

38. Sistemas de guiado:
ventajas
Disminución de la atención del operario sobre la conducción
Conducción en situaciones atmosféricas desfavorables: poca luz, polvo o niebla
Reducción de insumos por solapes: semilla, combustible, agroquímicos
Reducción mano obra de apoyo (marcar pasadas, etc)
Beneficio medioambiental al economizar combustibles y agroquímicos

39. Sistemas de guiado: ahorro
Nieminen y Sampo (1993) Buick y Lange (1998)
• Método tradicional → 8% solape
• Guiado asis do → 2 % ó 3 % solape
• Autoguiado → 1 % solape
Perez (2007)
Autoguiado → reduce un 8 % solape
Aplicación herbicida Siembra

40. Sistemas de guiado:
amortización
Preparación siembra
maíz
60
l/m2
Secadero
Gastos fijos: 10914 €
Gastos variables: 3000 – 5000 €
Recolección
42 ha (15 grados)
Rto: 16630 kg/ha
Malas hierbas
Aplicación herbicida
Glifosato + MCPA
Siembra


41. Plantación automática
Fotos de http://gaiagroup.es/

42. Nivelación GNSS
Fotos de http://www.tecnoagri.es
Recolección de los datos topográficos
detallados mientras el tractor hace el
recorrido por el campo
Introducción de la cota del plano de
nivelación para ejecutar el movimiento de
tierras acorde a los datos topográficos

43. Nivelación láser
•Emisor
•Receptor
•Consola de control
http://www.nievasargentina.com.ar/productos/agriculturayganaderia‐de‐precision/nivelacion‐
laser/nivelacion‐laser.jpg

44. Laser escáner: LIDAR

45. Teledetección: proceso
45 ‐ Tema 1
Índices de vegetación
Clasificación
Normalización
Realces
Correcciones geométricas Correcciones radiométricas

46. Drones: ortocopteros
Un vehículo aéreo no tripulado (UAV), comúnmente conocido como dron, es una
aeronave sin piloto. Un UAS es un sistema aéreo no tripulado (aeronave, cámaras, etc.)

47. UAV o dron: aviones
FASES
Planificación de la
misión y del vuelo
Definir la zona de la
misión y las zonas de
exclusión
Definir precisión,
altura y recubrimiento
Adquisición de las
imágenes y control de
vuelo
Control del vuelo
Herramientas de
seguridad
Procesamiento de las
imágenes y obtención
de resultados

48. Análisis de la vegetación
Imágenes: 288
Altura de vuelo: 100 m
Resolución: 5 cm
Superficie: 150 ha
Índice de Vegetación de
Diferencia Normalizada
(NDVI)

49. Drones: movimiento de
tierras

50. Drones: superficies

51. Drones: curvas nivel

53. Internet de las cosas
1990 2000
Instituciones
2010
Hogares
Trabajos 2020
Personas
Cosas

54. Dispositivos electrónicos
Placa Arduino UNO

55. Redes Sensoriales (WSN)
MOTE: nodos
Pequeño tamaño
Ubicuo
Características:
 Escalabilidad
 Alta disponibilidad
 Fácil Implantación

56. Aplicaciones WSN en
agricultura

57. Trazabilidad de flotas de
transporte hortofrutícola
TRANSMISOR
SENSOR
BATERÍA

58. Medición en condiciones de
transporte

59. Temperatura del emisor
dentro del remolque
• Ubicación
• Orientación
0
2
4
6
8
Emisor 1‐2
Emisor 9
Emisor 3‐4
Emisor 5‐6
6,4
5,2
4,5
0
6,4
5,2
4,5
0
Izquierda
Derecha

60. 0,0%
20,0%
40,0%
60,0%
80,0%
100,0%
Emisor 1‐2
Emisor 9
Emisor 3‐4
Emisor 5‐6
82,8% 87,8% 91,8%
0,0%
79,0% 87,8% 92,7%
0,0%
Izquierda
Derecha
Humedad del emisor
dentro del remolque

61. Interfaz gráfica en la web