La importancia de la calibración radiométrica

En este artículo, nos adentramos en los detalles de la calibración radiométrica. Hoy compartiremos algunas experiencias y casos de uso de un cliente concreto que se relacionan directamente con la importancia de la calibración radiométrica.

aerialPLOT, una empresa de análisis y servicios de software centrada en la investigación de pequeñas parcelas agrícolas con sede en Troy (Ohio), utiliza datos multiespectrales calibrados para desvelar información sobre las pequeñas parcelas de investigación de sus clientes que no sería posible de otro modo.

“Jeremiah Roeth, presidente y fundador de aerialPLOT, afirma: “Estamos utilizando el sistema de doble cámara de la serie MicaSense. Es el sistema preferido porque los resultados de los datos aprovechan al máximo las herramientas de software de alto rendimiento que hemos desarrollado en torno a la investigación de pequeñas parcelas aquí en aerialPLOT”.

En concreto, aerialPLOT ha aprovechado datos multiespectrales calibrados mediante capturas realizadas por drones durante toda la temporada, lo que ha dado lugar a fuertes correlaciones con los datos terrestres, incluidos los resultados finales de rendimiento.

“Si sólo se volara una vez por temporada o incluso si se volara varias veces por temporada sin calibración radiométrica, se estaría perdiendo el valor que puede derivarse de una curva de crecimiento del cultivo precisa para el año: desbloquea una perspectiva de toda la temporada de las parcelas de prueba y sus diferentes tratamientos. Ver pequeñas desviaciones en las parcelas a través de los tratamientos es algo que nuestros clientes requieren y ahí es donde nuestras metodologías aportan mucho valor.”

Algunos de los nuevos productos más prometedores y emocionantes que se están desarrollando en la agricultura son los bioestimulantes y los productos biológicos, en los que la mitigación del estrés de los cultivos durante la temporada es fundamental para aprovechar todo el potencial de rendimiento. El desarrollo más rápido y eficaz de este tipo de productos puede llevarse a cabo con un mejor conocimiento del comportamiento de las parcelas de ensayo a lo largo de la temporada. “Nuestra plataforma, combinada con los datos de las cámaras de la serie MicaSense, permite a los fitomejoradores y agrónomos ver la respuesta de crecimiento del cultivo en tiempo real. El desarrollo de la próxima generación de productos agrícolas requiere este tipo de enfoque”, afirma Roeth. aerialPLOT ha pasado los últimos 6 años validando esta metodología en cientos de ensayos realizados en Buckeye Ag Testing, una importante granja de investigación por contrato de Ohio dirigida por la familia Roeth. Además de una sólida base en la investigación agrícola, aerialPLOT aprovecha el análisis basado en la nube, el aprendizaje automático y la automatización de procesos a través de una estrecha colaboración con la empresa de ingeniería de software con sede en Ohio, RoviSys.

aerialPLOT ha llevado a cabo varios experimentos sobre el impacto de la calibración en las imágenes de parcelas utilizadas para medir la salud de los cultivos. De forma sistemática, los datos calibrados radiométricamente arrojaban resultados más ajustados y precisos en comparación con los datos sin calibrar.

En un estudio, la calibración radiométrica completa dio lugar a un cambio medio del 19,6 % en los valores del índice vegetativo, lo que demuestra la importancia de tener en cuenta la irradiancia solar real durante el vuelo. Esto se observó utilizando tanto cámaras de la serie MicaSense como una cámara multiespectral de terceros. Además, al observar las métricas de parcela derivadas de imágenes para vuelos repetidos en una serie temporal, la variabilidad experimental se redujo drásticamente con la calibración radiométrica en comparación con la no calibrada (66,8 % de reducción de la varianza).

El ejemplo siguiente muestra una prueba de concepto de dos tratamientos diferentes de nitrógeno en parcelas de ensayo de maíz en 2020 realizada por aerialPLOT. A la izquierda, los datos RGB de una serie temporal de finales de temporada se capturaron tanto de un tratamiento de nitrógeno reducido como de un tratamiento de nitrógeno normal. A simple vista, es muy difícil detectar una diferencia entre los tratamientos de nitrógeno a lo largo de la temporada utilizando las imágenes RGB. Por otro lado, los datos multiespectrales calibrados radiométricamente del RedEdge-MX muestran claramente una mayor persistencia del verdor en el maíz que recibió la dosis completa de nitrógeno hasta el final de la temporada.

Más allá de observar los resultados espaciales de las imágenes, el análisis de imágenes mediante el software aerialPLOT demuestra las diferencias en los perfiles de senescencia del cultivo en respuesta a diferentes niveles de nitrógeno Los paneles superiores muestran los gráficos que representan valores de índices vegetativos comunes derivados del RedEdge-MX (NDVI y NDRE) y los paneles inferiores muestran valores de índices derivados del RGB (VARI y GLI). Donde las líneas divergen es donde se capta una diferencia entre el tratamiento con nitrógeno reducido y el tratamiento con nitrógeno normal. Una vez más, los datos multiespectrales calibrados captan con precisión el impacto de la deficiencia de nitrógeno, mientras que el RGB no lo hace.

En última instancia, el rendimiento es la métrica clave para el balance final de un agricultor. Resulta impresionante que los métodos de aerialPLOT para extraer datos de curvas de crecimiento calibradas reflejen con precisión el resultado final del rendimiento en los ensayos de investigación. Los resultados del estudio del nitrógeno que se muestran en el panel inferior demuestran que el NDRE y el NDVI tienen una alta correlación con los datos de rendimiento de la cosechadora. “Las métricas clave de nuestro motor de análisis de la curva de crecimiento coinciden sistemáticamente con el rendimiento. Lo que es aún más emocionante es que podemos separar los efectos temporales en la biología de la planta que contribuyen al resultado final, por lo que podemos empezar a entender mejor cómo las aplicaciones de productos afectan a la línea de fondo”, dice Roeth.

Cuando se trata de investigación en fenotipado de alto rendimiento y mejora vegetal en general, la detección de diferencias sutiles lo antes posible en híbridos y tratamientos proporciona la ventaja. Las herramientas de software analítico aerialPLOT combinadas con las cámaras multiespectrales calibradas radiométricamente de EagleNXT capturan esta ventaja.