Contenido Tercer Nivel- Teledetección espacial

Teledetección espacial

La gran variedad de satélites disponibles actualmente, tanto comerciales como de acceso libre, hace que el uso de imágenes y datos capturados desde el espacio se haya incrementado de forma exponencial en estos últimos años.

La gestión agronómica y la clasificación de las diferentes ocupaciones del suelo son algunos de los campos en los que la facilidad de acceso a las imágenes suministradas por los satélites ha supuesto el desarrollo de aplicaciones operativas.

En este último apartado, el ITACyL viene realizando desde al año 2011 mapas de cultivos y superficies naturales en el ámbito geográfico de la Comunidad de Castilla y León.

A partir de imágenes satelitales de las plataformas Landsat-8 (NASA), Deimos-1 (Deimos Imaging) y Sentinel 2-A/B (ESA), se obtiene anualmente un mapa de ocupación del suelo que recoge los cultivos mayoritarios presentes en la Comunidad así como las superficies de vegetación natural. Dicho mapa sirve de base para un mejor conocimiento en el manejo del territorio, la evolución en las rotaciones de cultivos dentro de una zona y la realización de estudios estadísticos.

Este producto está sujeto a la constante evolución de los sensores embarcados en los satélites, lo que ha supuesto mejoras como pueden ser la resolución geométrica (GSD de 20 a 10 metros), el incremento de las clases incluidas en la leyenda y la posibilidad de disponer de imágenes de la misma zona en intervalos de tiempo cada vez menores. Más información en: http://mcsncyl.itacyl.es/.

Además, hoy en día existe una demanda creciente por parte del sector agrario de información actualizada y fiable para la toma de decisiones. Esto ha hecho que el ITACyL también se implique en este campo de actuación con cometidos propios y disponiendo información a través de su FTP al usuario para sus propios proyectos, como los mosaicos de imágenes de satélite de la Comunidad Autónoma de alta resolución de 10 ó 20 metros. Ver enlace  ftp://ftp.itacyl.es.

Dentro del ámbito de la gestión agronómica, el Instituto está colaborando con agricultores de la Comunidad para la implantación de sistemas de agricultura de precisión basada en la definición de zonas de manejo diferenciado en los cultivos, apoyándose en la obtención de índices a partir de imágenes de satélite.

Esto contribuye a que la toma de decisiones sea más ágil, a mejorar la gestión de los recursos y a la optimización de los insumos.

Europa proporciona datos de Observación de la Tierra a través de los satélites Sentinel-1 (Radar) y Sentinel-2 (Óptico) dentro del programa COPERNICUS de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Comisión Europea (EC), con una base de política de datos abierta y libre. La EC ha financiado el despliegue de plataformas en la nube con el fin de estandarizar y facilitar el acceso y procesado de toda esta ingente cantidad de información. Estas plataformas son conocidas como DIAS (Data and Information Access Services). En este ámbito de trabajo, el procesamiento en la nube, el Instituto está inmerso en la incorporación de parte de su flujo de trabajo en una de estas plataformas de última generación.

Si hablamos de proyectos concretos, el ITACyL ha participado activamente en el proyecto europeo SENSAGRI (Sinergia de la Constelación Sentinels para la Agricultura) dentro de un consorcio de centros de investigación de España, Francia, Italia y Polonia. Este proyecto es respuesta al programa de trabajo de EO "EO-3-2016: Evolución de los servicios Copernicus" que fue aprobado por la Comisión europea y financiado a través del Programa Horizonte 2020 de la Unión Europea. SENSAGRI explotando las sinergias de los satélites Sentinel-1 y Sentinel-2 para la generación de tres servicios prototipo de interés en el monitoreo agrícola a escala europea: mapas de cultivos, mapas de humedad del suelo y mapas de índices de área foliar.

Además, el Itacyl participa en un nuevo programa de excelencia investigadora vinculado al horizonte 2020 sobre la digitalización del sector agrario (agricultura 4.0). El proyecto persigue la integración de datos procedentes de satélites de observación de la tierra, aplicaciones de gestión de explotaciones y de la propia maquinaria agrícola directamente en los sistemas de ayudas con el objeto de simplificar al máximo la forma en que los beneficiarios se relacionan con la Administración.  Este proyecto, que se denomina NIVA, por las siglas en inglés A New IACS Vision in Action y que está coordinado por la universidad holandesa de Wageningen, referente académico europeo en la ciencias e ingenierías de la rama agraria, participan socios de Países Bajos, Dinamarca, Estonia, Francia, Grecia, Irlanda, Italia, Eslovenia y España. Entre los participantes españoles se encuentra también el Fondo Español de Garantía Agraria (Fega) que lidera algunos de los casos de uso.

Proyectos

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SENSAGRI- Sentinels Synergy for Agriculture

SENSAGRI- Sentinels Synergy for Agriculture

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SENSAGRI- Sentinels Synergy for Agriculture
SENSAGRI- Sinergia de Centinelas para la Agricultura

Presupuesto total
1.854.757,50 € (Financiación Programa Marco Investigación e Innovación H2020. Convocatoria: H2020 GA Nº 730074 H2020-EU.2.1.6.3.)

Periodo
Del 01/11/2016 al 31/10/2019

Otros datos de interés
6 Participantes:  - Universitat de Valencia, Spain (UVEG) - Consiglio Nazionale delle Ricerche, Italy (CNR-ISSIA) - Université Paul Sabatier Toulouse III, France (UPS-CESBIO) - Consiglio per la Ricerca in Agricoltura e l'Analisi dell'Economia, Italy (CREA) - Instituto Tecnologico Agrario de Castilla y Leon, Spain (ITACYL) - Instytut Ochrony Roslin - Panstowowy Instytut Badawczy, Poland (IPP).

Objetivos
Sentinels Synergy for Agriculture (SENSAGRI) tiene como objetivo explotar la capacidad sin precedentes de S1 y S2 para desarrollar una cartera innovadora de prototipos de servicios de monitoreo agrícola. Cuando se usan solos, los sensores ópticos o de radar permiten el mapeo de los tipos de cultivos. Sin embargo, los mapas de cultivos obtenidos son más sólidos, precisos, actualizados con frecuencia y completos a partir de la sinergia rara vez explotada de ambos tipos de mediciones. Lo mismo ocurre cuando se trata del estado del cultivo, la salud y el estrés. Los estudios experimentales han demostrado que la fusión de datos ópticos y de radar abre perspectivas para mejorar las capacidades de monitoreo.

SENSAGRI explota la sinergia de las mediciones ópticas y de radar para desarrollar tres servicios prototipo capaces de operaciones casi en tiempo real: (1) humedad del suelo superficial (SSM), (2) índice de área de hoja verde y marrón (LAI) y (3) tipo de cultivo cartografía. Estos prototipos proporcionarán una línea de base para servicios avanzados que pueden impulsar la competitividad del sector agroindustrial europeo.

SENSAGRI propone cuatro servicios avanzados de prueba de concepto: (i) rendimiento / biomasa, (ii) cambio de labranza, (iii) riego y (iv) mapas avanzados de cultivos. Los algoritmos se desarrollarán y validarán en cuatro áreas de pruebas agrícolas europeas en España, Francia, Italia y Polonia, que son representativas de la diversidad de cultivos europeos, y su utilidad se demostrará en al menos dos países no europeos. Con el fin de refinar las especificaciones de los productos y evaluar de forma iterativa los servicios, los actores del sector agrícola se involucrarán utilizando un enfoque de Living Lab. La combinación de un enfoque centrado en el usuario y de algoritmos de vanguardia establecerá una base sólida para decidir un nuevo servicio terrestre de Copérnico.

Contribución del ITACyL al proyecto

  • Mapas detallados anuales de tipos de cultivos y uso de la tierra.
  • Operativo en la región de Castilla y León (94.200 km2). 
  • Proceso de control de los mapas de cambio de cultivo, cultivos estacionales, mapas de riego e índice de área foliar.

Resultados obtenidos

  • H2020 SENSAGRI (2016-2019) ha desarrollado y validado tres prototipos, destinados a los servicios centrales de Copernicus Pan-European Land, para aplicaciones agrícolas.
  • Se han obtenido mapas de humedad del suelo superficial (SSM), el índice de área foliar (LAI) verde y marrón y los prototipos de mapeo de tipo de cultivo estacional a partir del uso combinado de Sentinel-1 y Sentinel-2.
  • También se han desarrollado y validado cuatro pruebas de concepto para servicios de monitoreo agrícola: mapas detallados regionales y nacionales de cultivos, detección de cambios de labranza, riego real y estimación de rendimiento.

Participación en congresos y eventos de difusión

  • IGARSS 2018.
  • Sentinel-1 & Sentinel-2 for soil moisture retrieval at field scale. F. Mattia, A. Balenzano, G. Satalino, F.P. Lovergine, J. Peng, U. Wegmuller, O. Cartus, M.W.J. Davidson, S. Kim, J. Johnson, J. Walker, X. Wu, V.R.N. Pauwels, H. McNairn, T. Caldwell, M. Cosh and T. Jackson.  
  • Sentinel-1 & Sentinel-2 data for soil tillage change detection. G. Satalino, F. Mattia, A. Balenzano, F.P. Lovergine, M. Rinaldi, A. P. De Santis, S. Ruggieri, D. A. Nafría García, V. Paredes Gómez, E. Ceschia, M. Planells, T. Le Toan, A. Ruiz and J.F. Moreno.  
  • The SENSAGRI Sentinel-2 LAI Green and Brown product: from algorithm development towards operational mapping. E. Amin, J. Verrelst, J.P. Rivera-Caicedo, N. Pasqualotto, J. Delegido, J. Ruiz-Verdú, J. Moreno.
  • Accuracy assessment of a 122 classes land cover map based on Sentinel-2, Landsat 8 and Deimos-1 images and ancillary data. V. Paredes Gómez, V. Del Blanco Medina, J.L. Bengoa, D.A. Nafría García.