🗺️ Mapa de Prescripción para Pulverizadores con LiDAR en Agricultura de Precisión: La Gestión Variable del Dosel

La implementación de la Agricultura de Precisión AP exige herramientas que permitan al ingeniero agroindustrial pasar de la gestión uniforme a la gestión variable a nivel de planta o sección de parcela. En este escenario, la creación de un mapa de prescripción para pulverizadores con LiDAR en agricultura de precisión se ha consolidado como la metodología más robusta para la Aplicación de Tasa Variable VRA, especialmente en cultivos especiales como los viñedos, donde la heterogeneidad del dosel es crítica.

En esencia, este mapa utiliza la reconstrucción tridimensional del dosel mediante LiDAR para determinar la dosis exacta de fitosanitario que el cultivo necesita en cada punto. Esto es crucial para optimizar el uso de los productos, reducir el desperdicio y minimizar el impacto ambiental. La metodología se enfoca en adaptar el tratamiento a la arquitectura del cultivo, un concepto que va más allá de la simple variación espacial.

I. Fundamento Técnico: Del Pulso Láser al Área de Pared Foliar 🍇

El proceso para generar un mapa de prescripción legible por los equipos de AP comienza con la adquisición y procesamiento de los datos LiDAR.

1.1. Estimación del Área de Pared Foliar LWA

La información clave para la prescripción son las características geométricas del dosel, siendo el Área de Pared Foliar LWA el parámetro más relevante para la pulverización en cultivos leñosos.

1. Generación de la Nube de Puntos: Se utiliza un sistema LiDAR (como el Puck Lite VLP-16) montado verticalmente, complementado con un sistema de georreferenciación RTK-GNSS y una unidad de medición inercial IMU. Esto es indispensable para la precisión centimétrica de la nube de puntos 3D.
2. Filtrado de Datos: Tras un preprocesamiento exhaustivo, la nube de puntos se filtra para eliminar los retornos del suelo, objetos metálicos (postes, alambres) y el tronco. Como resultado, se aísla el Número de Puntos NoP correspondiente a la masa foliar del dosel.
3. Cálculo del LWA: Se establece una fuerte correlación (logrando R^2=0.92 entre el área foliar medida manualmente y el NoP filtrado de la nube de puntos LiDAR. Por consiguiente, la regresión lineal resultante se utiliza para calcular el LWA de cada celda de prescripción.

1.2. Cálculo de la Dosis Variable

La dosis variable por celda DR_i se calcula ajustando la dosis recomendada DR_Rec. proporcionalmente en función del LWA relativo de la celda. Esto asegura que solo se aplique la cantidad de producto necesaria para cubrir la masa vegetal presente:

II. Estructura y Compatibilidad del Mapa de Prescripción 💻

La usabilidad del mapa de prescripción recae en su formato y compatibilidad con la maquinaria agrícola moderna.

• Formato ISO-XML (ISOBUS): El mapa de prescripción se genera inicialmente en formato shape y luego se convierte al formato ISO-XML. Esto es crucial porque el ISO-XML es el formato legible y recomendado para los Terminales Virtuales VT compatibles con ISOBUS (estándar ISO11783), utilizando la funcionalidad Task Controller GeoTC-GEO. De esta forma, se garantiza la comunicación entre el software y el hardware.
• Estructura de la Malla (Grid): Se genera una malla con celdas rectangulares (ej. 1 m x 2 m) a lo largo de las hileras. Las dimensiones se eligen en función del ancho de la hilera y la resolución espacial mínima alcanzable por el pulverizador.
• Ajuste Bilateral: El mapa resultante permite tasas de dosis variables por metro de pared foliar, permitiendo ajustes independientes para los lados izquierdo y derecho del pulverizador de forma simultánea. Es decir, un pulverizador prototipo VRA equipado con control de modulación de ancho de pulso PWM ajusta las dosis para cada lado S1 y S2 según el mapa cargado.

III. Desafíos en la Implementación y Líneas Futuras 🚧

A pesar de la exitosa creación de un mapa de prescripción para pulverizadores con LiDAR en agricultura de precisión en formato ISO-XML, la implementación enfrenta retos específicos en cultivos espaciales.

1. Limitación 2D del Estándar ISOBUS: La principal limitación es la dificultad de aplicar el estándar ISO11783, que se centra en la agricultura de labranza y mapas bidimensionales, a cultivos de crecimiento vertical complejo como la vid. Por consiguiente, el mapa 2D, aunque exitoso en la diferenciación lateral, no da cuenta de la heterogeneidad vertical.
2. Variaciones Verticales No Atendidas: Los viñedos presentan un desafío debido a la complejidad de su crecimiento vertical, lo que requiere un mayor nivel de detalle que no es fácilmente adaptable al marco 2D existente.
3. Investigación Futura: Se sugiere que el trabajo futuro se centre en el desarrollo de mapas de prescripción multidimensionales o representaciones en capas. Esto permitiría abordar la heterogeneidad espacial, incluyendo la división del dosel en zonas verticales para un control más dirigido y boquilla por boquilla, maximizando aún más la precisión.

En resumen, la tecnología LiDAR proporciona la base geométrica de alta precisión necesaria para la pulverización de tasa variable, y su integración a través del estándar ISO-XML es el camino hacia una aplicación de fitosanitarios más sostenible y eficiente en la agricultura moderna.