Drones que aportan soluciones en el sector del agua: desde la guerra hacía la paz hídrica

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Sobre el blog

Johannes Hunink
Hidrólogo con experiencia en desarrollar estudios y herramientas que evalúan el impacto de cambios futuros, decisiones e intervenciones sobre los recursos hídricos.

Otra tecnología desarrollada originalmente para actividades con clara vocación bélica está ahora lista para ser utilizada en aplicaciones civiles y de apoyo a la gestión de los recursos hídricos. Después de la hidrología isotópica y el uso de satélites y plataformas aerotransportadas, los llamados drones, o vehículos aéreos no tripulados, han llegado a la fase de ser rentables en el suministro de información útil y actualizada sobre los recursos hídricos y la infraestructura hídrica.

Los drones son rentables en el suministro de información útil y actualizada sobre los recursos hídricos y la infraestructura hídrica

Las imágenes de satélite se han utilizado en la gestión del agua durante décadas para realizar una variedad de tareas, tales como los inventarios de uso de la tierra o la cartografía de daños después de inundaciones. Hoy en día, los gestores del agua utilizan esta información espacial para prevenir o cuantificar todo tipo de parámetros relacionados con el uso del agua, las sequías, las inundaciones, etc. Para muchas de estas aplicaciones, la teledetección satelital no resulta del todo óptima, ya que a menudo se ve obstaculizada por las nubes, unas resoluciones espaciales reducidas y una escasa frecuencia de paso. Por otro lado, la adquisición de los datos de campo está igualmente restringida por limitaciones de acceso o el elevado coste de las campañas o el instrumental de campo.

Hoy en día, pequeños aviones no tripulados que pueden volar de forma autónoma - conocidos como drones - puede ser empleados. El uso de aviones no tripulados para capturar datos de imagen permite que las operaciones se planifiquen de manera flexible y rápida, lo que garantiza que los productos de imagen están disponibles en un tiempo relativamente prudente. Gracias a su baja altitud de vuelo, los aviones pueden volar incluso bajo las nubes pesadas.

Equipados con una cámara de alta resolución u otro tipo de sensores, los aviones no tripulados cierran la brecha entre los laboriosos estudios de campo y la teledetección satelital. Su creciente éxito radica en el hecho de que las soluciones aportadas por la industria del sector se están convirtiendo en rentables. Además, la tecnología ha llegado a una etapa que posibilita que los usuarios puedan centrarse en las aplicaciones directas y en la extracción de información útil a partir de las imágenes: ya no hace falta preocuparse sobre lo que hay "debajo del capó".

Los dos tipos principales de aviones no tripulados son el multicopter y el de ala fija. Los “multicopters” son capaces de mantenerse y volar a muy bajas altitudes y velocidades, haciéndolos adecuados para aplicaciones tales como la fotografía aérea, las inspecciones de líneas eléctricas, la realización de videos aéreos y la fotografía detallada de objetos. Los “drones de ala fija” pueden volar a más altitud y sirven para aplicaciones de mayor alcance, tales como el levantamiento topográfico y la cartografía de grandes regiones, o el control de infraestructuras largas como diques.

Los siguientes ejemplos muestran algunas de las aplicaciones en funcionamiento que están siendo utilizadas actualmente por los gestores del agua en varios países.

1. Inundaciones

Los drones ya se están utilizando para la inspección de diques en los Países Bajos. Tradicionalmente, los gestores del agua en este país, con gran superficie por debajo del nivel del mar, controlan sus diques mediante inspección visual en intervalos regulares. Esto se hace mediante la realización de observaciones de a pie (en total pueden suponer miles de kilómetros) con una periodicidad anual que buscan deformaciones estructurales y posibles riesgos de rotura. Dichas inspecciones visuales requieren mucho tiempo y están sujetas a la subjetividad de los observadores. De igual forma, no se obtienen registros cuantitativos por lo que resulta difícil conocer la degradación en el tiempo. Una combinación de modelos de elevación de alta resolución y de la vegetación da una imagen completa de la situación de los diques. El estudio de los cambios en el tiempo ha revelado que ciertos diques tienen los niveles de protección por debajo de los estándares requeridos.

Foto 1. Inspección de diques en Holanda

2. Monitoreo de cultivos

Los agricultores necesitan información adecuada para ayudarles a cuantificar y decidir sobre el momento y el lugar del riego, siembra, fertilización y cosecha. Los cultivos utilizan la radiación solar para la fotosíntesis. En general, los cultivos “sanos” absorben la mayor parte de la radiación del espectro del rojo mientras que refleja la mayor parte de la radiación del infrarrojo cercano. Sin embargo, los cultivos bajo estrés reducen su capacidad para absorber en el rojo y reflejar en el infrarrojo cercano. Tal información puede ser utilizada para la alerta temprana del estrés de los cultivos. El ojo humano no puede ver en el infrarrojo cercano por lo que suele reaccionar demasiado tarde en vez de durante la fase inicial del estrés. Los drones pueden recopilar información de diversas bandas del espectro energético con una resolución espacial de hasta 5 centímetros en aquellos momentos que son críticos para el desarrollo de los cultivos. Finalmente, los datos espectrales captados por los sensores pueden convertirse de manera semiautomática en información útil, por ejemplo en forma de mapas, relacionada con situaciones de estrés o momentos óptimos para la cosecha. Los drones ya se utilizan para este tipo de aplicaciones en varios países tanto en explotaciones grandes en Europa como pequeñas en países en vía de desarrollo.

Foto 2. Monitoreo de explotaciones agrícolas en Holanda

3. Conservación de la naturaleza

La tecnología ha llegado a un punto que ya no es necesario preocuparse por la tecnología en sí, sino centrarse en las aplicaciones

El correcto inventariado y seguimiento de los estados sucesionales de las comunidades vegetales presentes en los ecosistemas naturales resulta crítico para la gestión óptima de las reservas naturales. Para registrar los cambios sucesionales, los gestores de reservas naturales suelen hacer levantamientos cartográficos de la vegetación natural a intervalos regulares de entre tres y cinco años. Sin embargo, las reservas son a menudo inaccesibles y extensas lo que requiere invertir mucho esfuerzo y tiempo, y elevados costes, para obtener aquella información a escala de paisaje. Los drones se están utilizando en varios países para controlar la vegetación natural en base a la información en el espectro óptico e infrarrojo, con resoluciones espaciales de hasta cinco centímetros. Los drones también proporcionan mapas de elevación de alta resolución para conocer la altura estructural, la rugosidad de la vegetación y producir una clasificación de la vegetación muy detallada. También se está utilizando ya los drones para vigilar el estado de la sequía en los bosques y áreas naturales de cara a la prevención de incendios.

4. Monitoreo de glaciares

Un gran ejemplo de cómo los drones pueden apoyar la gestión sostenible del agua y pueden tener un gran impacto es su uso en la vigilancia de los glaciares. Los glaciares en el Himalaya alimentan de agua a varias de las cuencas más grandes del mundo (Indus y Bramaputra) sobre las que se asientan “oasis de riego” que proveen de alimentos a millones de personas. Muchos glaciares se están reduciendo en superficie y tamaño como resultado del calentamiento global. Hay una clara necesidad de disponer de métodos precisos que puedan aplicarse con frecuencia con el fin de mejorar la comprensión de la compleja dinámica de estos sistemas. Tradicionalmente los glaciares son monitoreados utilizando técnicas de perforación y sondeos que altamente costosos, o imágenes de satélite de resolución. Los drones pueden utilizarse para cartografiar la extensión de los glaciares con alta precisión utilizando un mosaico de imágenes de alta resolución. Esta información también proporciona importantes pistas sobre los cambios que se producen en la superficie de los glaciares, como el desarrollo de los estanques, los acantilados de hielo, escombros y grietas. La aplicación de técnicas de superposición de imágenes (estereoscopía) sobre las fotografías adquiridas con drones permiten obtener modelos digitales de elevaciones muy precisos. El uso regular de drones en estos ambientes permite igualmente evaluar las tasas de sublimación (deshielo) de las masas glaciares.

La tecnología ha llegado a un punto que ya no es necesario preocuparse por la tecnología en sí, sino centrarse en las aplicaciones. Algunas de estas aplicaciones se están utilizando en la actualidad encontrándose en fase de explotación, otros están a punto de lanzarse. Lo que se necesita ahora es personal cualificado en el uso de estas tecnologías que permitan transformar las bonitas fotografías que captan los drones en información útil y relevante para la gestión sostenible de nuestros recursos hídricos.

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