Planeamiento y preparación preliminar de la misión ECOSTRESS en Costa Rica para medición radiométrica de temperatura en plantaciones agrícolas

Abstract

En la actualidad, la agricultura de precisión se presenta como un método para llegar a una producción más sostenible tanto económica como ambientalmente, al incentivar un uso más racional de los insumos agrícolas. Por esto, se ha propuesto crear un Centro de Excelencia en Agricultura de Precisión en el campus de la EARTH, en finca La Flor en Liberia. En esta zona es vital la necesidad de un manejo racional del agua de riego, apoyado por la agricultura de precisión. Uno de los métodos para esto es el uso de imágenes satelitales de la NASA, que mediante la misión ECOSTRESS pretende identificar estrés hídrico en plantaciones agrícolas. Finca La Flor será uno de los sitios de calibración y validación de esta misión, por lo que este proyecto generó productos que apoyen a este fin. Se logró compilar un sistema de información geográfica actual de la finca, en el cual se incluyeron 21 mapas distintos, tanto de unidades cartográficas de suelo, zonas de aptitud para riego, capacidad de uso del suelo y variables edáficas tanto físicas como químicas. Además, en preparación a la utilización de los productos de la misión ECOSTRESS, se generaron 12 mapas de temperatura de superficie del suelo basados en productos del satélite ASTER. Para procesar estos mapas de temperatura, utilizaron cuatro metodologías distintas, por lo que los resultados de cada una se compararon con valores de temperatura en campo para determinar cuál metodología brinda resultados más exactos. Basado en estos resultados, la generación de estos 12 mapas se realizó según la metodología del software ENVI Classic 5.1, utilizando también el coeficiente de conversión de unidades de la banda 14. Como el instrumento de toma de datos de la misión ECOSTRESS se instalará en la Estación Espacial Internacional, se realizó una predicción de los pasos que hará sobre la finca. Se generó una base de datos de la hora y fecha de estos pasos, y se determinó el patrón de intervalo entre ellos. Como la finca será un sitio de validación y calibración para la misión, se analizaron las distintas opciones de empresas para instalación de una torre y un sistema de alimentación por energía solar para potenciar los equipos que se utilizarán para la toma de datos in situ.

Nowadays, precision agriculture is presented as a more economically and environmentally sustainable method toward incentivizing a more rational use of agricultural inputs. Due to that, the proposal for creating a Precision Agriculture Excellence Center in EARTH University’s campus in La Flor estate, in Liberia. In this area, a rational use of irrigation water, supported by precision agriculture, is vital. One method for doing this is the use of NASA’s satellite images, which through the ECOSTRESS mission aims to identify water stress in agricultural areas. La Flor estate will be one of the calibration and validation sites for this mission, so this project generated products to back up this goal. A geographic information system with currently available information of La Flor was compiled, including 21 different maps of soil cartographic units, irrigated production aptitude zones, soil use capacity and both physical and chemical soil variables. In addition, in preparation for using ECOSTRESS products, 12 land surface temperature maps, based in ASTER satellite products. Four different methodologies were used to process these temperature maps, so the results of each methodology were compared with in situ temperature values to determine which method produces results that are more accurate. Based on this analysis, the 12 land surface temperature maps were processed using the ENVI Classic 5.1 software, using the unit conversion coefficient of band 14. As the ECOSTRESS instrument will be installed in the International Space Station, an overpass prediction for La Flor was done. A database of date and time of these overpasses was generated, and the overpass intervals were determined. As La Flor will be a calibration and validation site for the mission, different options for the company that will install a tower and solar energy system to power the equipment that will be utilized for in situ data collection.