Una herramienta para la estimación de concentración de Nitrógeno a partir de imágenes Sentinels

Abstract

El Nitrógeno es un nutriente fundamental para
las
especies vegetales, tanto es así que
los abonos contienen el Nitrógeno como una de sus principales bases. Realizar un
abonado
de los cultivos
preciso,
acertando en áreas de mayor necesidad,
se traduce en
un
menor
impacto tanto
desde un punto de vista
económico
como ecológico.
Dicho
abonado de precisión se lleva realizando hasta la fecha apoyándose en técnicas de
detección de Nitrógeno
tanto
‘manual
es’ como de
teledetección con drones y
aviones.
En nuestro caso trataremos de medir los niveles de Nitrógeno usando imágenes
del
satélite Sentinel-2 de la
Agencia Espacial Europea (ESA).
En este trabajo de fin de grado,
TFG en adelante,
se ha realizado
la
implementación de
un
módulo para la herramienta QGIS
que permite el cálculo de una batería de índices de
vegetación a partir de las imágenes
multiespectrales
suministrada
s por Sentinel-2.
El fin
es
proveer de
una herramienta gratuita y de libre acceso que permita
detectar,
en una
determinada área, dónde se encuentran las carencias y los excesos de este
valorado
elemento orgánico.
Hasta
donde sabemos, actualmente
no existe ninguna herramienta
de libre uso que automatice el cálculo de índices espectrales enfocados a la estimación
de Nitrógeno en cultivos para el satélite Sentinel-2. Sólo la suite SNAP (creada por
la
ESA) contiene algunos índices
espectrales aplicados a la vegetación
que pueden
generarse a partir de las
imágenes de
Sentinel-2.
La herramienta desarrollada
es capaz
de
generar hasta 17
índices distintos que miden el nivel de clorofila,
el
índice de área
folial
(Leaf Area Index
, LAI) y el contenido de clorofila en la hoja
(Leaf Chlorophyll
Content
, LCC), así como el estado de salud
de la planta. Todos ellos estrechamente
relacionados con el nivel de Nitrógeno de la planta como
se
mostrará
más adelante.
Todo esto
hace posible que cualquier persona pueda generar índices espectrales
enfocados a la vegetación
en cualquier momento y
sobre
cualquier zona del mundo. ---ABSTRACT---Nitrogen is essential for plants
development
and
for that reason,
Nitrogen is one of the
main components of fertiliser.
Achieving
to
fertilize with precision,
hitting the target on
areas with biggest needs could help on saving outlays and having
less environmental
impact.
That precise fertilization have being been done with
manual Nitrogen
measurement techniques and teledetection techniques using planes and drones. In our
case, we would try to measure Nitrogen levels using European Space Agency (ESA)
Sentinel-2 satellite imaginery.
In this end-of-degree project, it has been developed a QGIS plug-in
that allows to obtain
a set of spectral indexes focused on vegetation since Sentinel-2 multispectral images.
The aim is to provide a free and open access tool that can detect, in a given area, where
Nitrogen is more plenty or needed. Until the deadline of this end-of-degree project, it
does not exist any similar tool. Only the SNAP suite (created by the ESA) can calculate
some of the
vegetation
spectral indexes implemented in the plug-in.
This plug-in is able
to generate up to 17
spectral indexes focused on measuring Chlorophyll level, Leaf
Area Index, Leaf Chlorophyll Content and healthiness of a plant. All of them closely
related to Nitrogen level as it is shown below.
All shown reasons made possible that any person can generate
and study those vegetal
spectral indexes at any moment and in any place in the world