DRONES, ALIADOS DE LA AGRICULTURA DE PRECISIÓN
Jorge Alfredo López| asistente posdoctoral del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Universidad de los Andes| Máster en Ingeniería Eléctrica y Electrónica , Universidad de los Andes| candidato a Doctor en Ingeniería en la Universidad de los Andes| [email protected]|
Noviembre de 2022
Un sistema de control para terrenos con potencial agrícola en Colombia, la posibilidad de observar y analizar, a partir de información que entregan instrumentos como drones y sensores, que permitan transmitir un concepto al agricultor o productor, para que éste a su vez pueda adaptar las mejores técnicas en la tierra, podría verse como una solución para aprovechar los campos que todavía se pueden cultivar en el país.
La frontera agrícola de Colombia, es decir, todo el terreno que está habilitado para desarrollar actividades del sector suma aproximadamente 40 millones de hectáreas. Sin embargo, actualmente, solo tiene siete millones sembradas. Esto quiere decir que el país es una potencia para la producción de alimentos, pero no es un país productor.
Una paradoja teniendo en cuenta que, de acuerdo con el Ministerio de Agricultura, este es un territorio con una excelente ubicación geoespacial, en la zona intertropical, que tiene, además, una gran disponibilidad de agua por la existencia de ríos y mares que lo atraviesan, con más de 18 millones de hectáreas para riego, y que pese a no contar con una suficiente estructura vial permite sacar productos e introducir insumos.
Frente a otros países, por lo menos de la región, el potencial de desarrollo de actividades agrícolas de Colombia es más alto porque puede afrontar el cambio climático con menos impacto en el largo plazo y porque todavía hay tierra para cultivar.
Encontrar soluciones para aprovechar ese potencial agrícola del país es, precisamente, la línea de investigación de Jorge Alfredo López, asistente posdoctoral del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad de los Andes. El investigador dedica su experticia a buscar herramientas que permitan mejorar las estrategias de riego y que contribuyan a la modernización de los sistemas agrícolas.
Un proceso de documentación como punto de partida para conocer cómo funciona el campo colombiano, la historia que lo precede, sus fortalezas y debilidades, le permitió a López concluir algunas de las principales problemáticas del sector que no han permitido que este sea país productor.
“Desafortunadamente muchos productos son importados y al hacer un cálculo rápido, es fácil deducir que es mucho más lo que se importa, que lo que se exporta”, señaló López.
En este sentido, su proyecto de tesis doctoral se centra en el modelamiento de terrenos para aplicaciones de agricultura en el contexto colombiano. Es decir, en la construcción de un esquema que pueda interpretar la heterogeneidad del territorio, que es mucha, teniendo en cuenta la topografía y las características del suelo para poder entender cómo se mueve el agua en los diferentes escenarios del país, generalmente en áreas montañosas en donde se desarrollan las actividades agrícolas. Por esta razón, López se concentró en el terreno de ladera de montaña y el terreno quebrado.
La primera parte de su trabajo consistió en la recopilación de información para obtener un estado actual del desarrollo agrícola nacional. Combinando diferentes fuentes armó un panorama que permite diferenciar lo que se siembra sobre el terreno, es decir las plantas o el tipo de cultivo y de suelos que hay de la superficie hacia abajo. “En Colombia, en términos generales, se da casi todo, pero depende mucho de la altitud y de la cantidad de agua disponible que se tenga para el cultivo”, añadió.
Con la revisión del mapa del territorio nacional “pensé que era importante darle una interpretación a eso, ver qué tanta agua se necesita. Al final de todo este proceso, la idea es poder emitir un concepto sobre qué zonas sí son viables y tienen el potencial de ser sostenibles en el tiempo, para desarrollar actividades agrícolas de producción de alimentos”, comentó el investigador.
Luego de la documentación, empezó a plantear un modelo del suelo teniendo en cuenta las dinámicas de las plantas. Utilizando modelos fundamentados en técnicas clásicas, llegó a uno basado en agentes. Segmentó la superficie del suelo en parches y a cada parte le asignó un comportamiento, después observó cómo ese parche se relacionaba alrededor con sus vecinos.
A partir de esa combinación, de esos agentes y de las plantas que crecen, se planteó todo el modelamiento para entender cómo se comporta el agua dentro de ese parche. “Por ejemplo, para sembrar trigo, que es el caso de la tesis, este cultivo se puede sembrar dos veces por año, el modelo facilita estudiar y saber cuánta agua se necesita y en qué momento para obtener la máxima producción, teniendo en cuenta que se tienen unas condiciones limitadas de agua”, explicó López.
Drones y sensores, herramientas claves
Considerando el tamaño del terreno y las dificultades para el desplazamiento, lo que implica que no se pueden tener sensores en todas las partes del campo, contempló trabajar con drones para capturar otro tipo de información que no proporcionan los sensores clavados en el suelo, sin los cuales tampoco se podría llevar a cabo todo el proceso, ya que al ser la herramienta que está en contacto directo con la tierra, captura los datos del subsuelo como la humedad, los nutrientes y la temperatura.
Y es, en la opinión de López, el logro más grande que pudiera conseguirse, transmitirle a una persona que tenga su tierra en el campo, lo que necesita para censar su terreno con las condiciones de topografía que tenga. “Es como entregarle una respuesta clara: son mínimo 11 sensores que debe situarlos en estas ubicaciones geográficas particulares, así garantizará el mínimo de información que necesita para operar y desarrollar un sistema de irrigación eficiente”.
Por su parte, los drones, vehículos aéreos no tripulados, le entregan datos a través de imágenes que son procesadas y de las cuales extrae información como las variables del suelo, pero, de la superficie y de las plantas, que son el mejor indicador de lo que pasa debajo del suelo. De manera indirecta, una planta puede informar si hay buena irrigación, humedad o temperatura para que crezca el cultivo.
Desafortunadamente, la pandemia canceló todo el proceso de experimentación de campo. Fue inviable el desplazamiento hacia los territorios en donde se tendrían que tomar los datos. Entonces, nuestro investigador, realizó una simulación. Un programa con el modelo del dron fue alimentado con la trayectoria de lo que se quería que recorriera. En esta parte se apoyó en el trabajo de su colega, Óscar Archila, quien desarrolló, con base en drones comerciales, aplicaciones para la agricultura y la posibilidad de aclarar si se podía llegar o no, a ciertos puntos en el terreno dentro de un solo recorrido y capturar información.
López, también realizó un ejercicio de análisis de datos mediante imágenes satelitales, ya que estas pueden obtener información que está a 20 kilómetros de altitud respecto al punto, una información valiosa que se exploró y quedó consignada en la revisión del estado del arte; sin embargo, sabiendo que los satélites están más enfocados en otras actividades y aunque la información que se encuentra sirve para contrastar con lo que los drones indican, para el caso particular, no representó mucho más.
Con todo este panorama, cuando se sabe en dónde ubicar los sensores, porque el trabajo requiere estar tomando información continuamente, se llega al sistema de control. Es decir, el conjunto de elementos que permite influir sobre el problema planteado. En un sistema de control se tienen tres elementos fundamentales: el que se encarga de entregar la información, el que captura esa información y toma una decisión y el que actúa.
En términos del proceso de agricultura, el sensor es el que entrega la información, dice que pasa en el suelo, luego hay un algoritmo de control que reacciona a ello y expresa que hay que hacer (por ejemplo, cuándo y dónde aplicar determinada cantidad de agua) y, finalmente el elemento que actúa, para el caso, un aspersor que distribuye el agua.
En la actualidad, el proceso ya cumplió con las dos primeras partes, falta la tercera, en la que se propone cuál sería la estrategia de la aplicación del agua, cómo realizar esa irrigación, o lo que se conoce como agricultura de precisión, llevar al punto final esa última etapa en la cual el agua se riega en donde se necesita de manera eficiente.
“El doctorado me hizo cambiar el enfoque de las cosas, no ver desde el punto de la solución que se tiene, sino entender el problema desde las necesidades y limitaciones del contexto y mirar si la robótica es o no la mejor solución, eso me hizo mirar hacia la agricultura, comprender que el problema hay que entenderlo desde otra perspectiva”, puntualizó López.
Hacer más atractiva la actividad agrícola, incluso para personas que no tengan mucha experiencia y acercar la tecnología al campo, se convirtió en una motivación.
