Desarrollo, validación y simulación de un sistema de medición, basado en un sensor lidar, para la caracterización de cultivos arboreos

Existen una serie de hechos que estan forzando la tecnificacion y la sofisticacion de las labores agricolas, como son: el aumento continuo de la demanda en cantidad y calidad de los productos agrarios, la limitacion de los recursos disponibles, la enorme competencia a nivel mundial, el aumento de la sensibilizacion respecto al medio ambiente y una creciente presion legislativa. En respuesta a esta realidad aparece el termino de "Agricultura de Precision" que consiste basicamente en la disminucion de los insumos utilizados en las practicas agricolas como son: energia, agua, fertilizantes, semillas, fitosanitarios, etc. y la mejora de las tecnicas de aplicacion, con el objetivo de suministrar las dosis necesarias en los momento mas adecuados y en los lugares precisos. Un punto clave en la agricultura de precision es el uso de las nuevas tecnologias, como por ejemplo la utilizacion de sensores, que nos facilitan la obtencion de informacion. Los sensores LIDAR (Light detection and Ranging) estan basados en tecnologia laser y tienen como principal objetivo la determinacion de distancias entre el sensor y los objetos que se encuentran visibles alrededor del mismo. El objetivo principal del presente trabajo es la creacion de un Sistema de MEdicion LAser (SIMELA) utilizando un sesor LIDAR, modelo LMS200 de la marca SICK, para la caracterizacion de cultivos arboreos y para la estimacion zonal de su superficie foliar. Un segundo objetivo es la creacion de un simulador del SIMELA actuando sobre vegetacion simulada, con el fin de mejorar su diseno y funcionamiento, asi como el ahorro de costes en investigaciones futuras. En cuanto a resultados, una vez desarrollado el SIMELA se obtiene una nube de puntos que representa la estructura tridimensional externa de la vegetacion escaneada. Para darle utilidad a esta informacion se ha desarrollado un algoritmo informatico que obtiene el volumen ajustado ocupado por esta nube de puntos. Para encontrar alguna relacion entre el volumen ajustado y el material vegetal, se han deshojado en campo 39 bloques de vegetacion de diferentes variedades de manzanos, perales, vinas y citricos. En los cultivos estudiados con un sistema de formacion en seto: manzanos, perales y vinas, el volumen ajustado de un bloque de vegetacion se puede definir tambien por tres dimensiones: la altura, la anchura y el espesor medio. A partir del volumen ajustado y conocidas la altura y la anchura se calcula el espesor medio del bloque. Se ha demostrado la existencia de un buen ajuste logaritmico: y = 0,479 In (x) + 1,655 con un R2 = 0,895 entre el espesor medio del seto (x), en dm y la densidad foliar (y) en dm-1. Una vez estimada la densidad foliar si la multiplicamos por el volumen ajustado se obtiene la superficie foliar estimada. El SIMELA creado se presenta como una herramienta util para, entre otras cosas, la estimacion de la superficie foliar de manera no destructiva. La competencia de las hojas por la luz y en consecuencia la ocupacion del espacio por parte de estas, parece seguir un modelo similar en los cultivos en seto de perales, manzanas y vina. Finalmente, se ha creado un simulador del SIMELA en base al estudio en profundidad del sensor LMS200 y en particular del rayo laser emitido, si bien su explotacion se reserva para futuras investigaciones.