El presente proyecto apunta a desarrollar un aplicativo de software basado en algoritmos computacionales de procesamiento digital de imágenes aéreas adquiridas vía UAV, ello con el objetivo de estimar el estado nutricional e hídrico de plantaciones de paltas Hass y obtener información georreferenciada respecto a posibles deficiencias nutricionales e hídricas. Esto permitirá tomar las acciones correctivas pertinentes para la protección de la plantación ante una posible enfermedad o plaga; mejorar la eficiencia en la dosificación de agua, los fertilizantes y los nutrientes; incrementar el rendimiento del cultivo; y mejorar la calidad del producto frutícola. La investigación y el desarrollo comprometido se enfoca en resolver el problema de monitoreo y estimación de los estados nutricionales e hídricos de las grandes plantaciones en el Perú, las cuales se han incrementado notablemente como consecuencia del gran crecimiento de las exportaciones de la persea americana Hass. En ese sentido, la investigación del proyecto propuesto involucra el estudio de las manifestaciones térmicas y ópticas de las deficiencias nutricionales e hídricas que puedan ser identificadas y caracterizadas a través de imágenes aéreas, así como en las técnicas computacionales de procesamiento de imágenes e inteligencia artificial. El proyecto será desarrollado a través de la asociación entre el INICTEL-UNI y el Instituto Nacional de Innovación agraria (INIA), el cual brindará las áreas de plantaciones en la Estación Experimental de Donoso en Huaral y ejecutará los procedimientos agronómicos pertinentes para el desarrollo de las actividades experimentales del proyecto.

Las deficiencias nutricionales e hídricas ocasionan que la planta sea más proclive a adquirir enfermedades o afectan directamente la calidad del fruto y el rendimiento del cultivo. En tal sentido, es muy importante tener información correcta y precisa respecto al estado de las grandes plantaciones, con el fin de tomar las acciones correctivas a tiempo ante cualquier deficiencia identificada. El crecimiento en la exportación de paltas Hass en el Perú ha generado que muchos productores incrementen el tamaño de sus cultivos y plantaciones, de modo que el monitoreo y control es más complicado, impreciso y limitado. Estos problemas de información tienen consecuencias negativas en la planificación de las actividades agronómicas que requiere el cultivo en la dosificación de nutrientes y agua, en el rendimiento, en la calidad del producto frutícola y en el medio ambiente por el excesivo uso de fertilizantes. Las deficiencias se presentan en todos los estados fenológicos del cultivo, por tanto, es necesario su monitoreo continuo e identificación oportuna, a fin de determinar el grado de afectación y el tipo de tratamiento a aplicar. En el Perú ya se han identificado plagas como la tristeza del palto, la cual en los últimos años ha afectado fuertemente a la región Moquegua. Se verifica, en ese sentido, que muchas veces son escasas y limitadas las herramientas tecnológicas de información con las que cuentan agricultores y productores en el Perú, con miras a monitorear y extraer características de interés de grandes plantaciones. Ante ello, el uso de imágenes aéreas multiespectrales, adquiridas vía UAV, se presenta como una solución para obtener información de grandes plantaciones y así poder tomar las acciones correctivas a tiempo. De este modo, la pregunta de investigación que se genera es la siguiente: ¿Es posible estimar apropiadamente los estados nutricionales e hídricos de plantaciones de Paltas Hass a través de información obtenida por algoritmos de procesamiento de imágenes aéreas térmicas y multiespectrales, con miras a mejorar el rendimiento, medir la eficiencia de riego y reducir los costos de producción?

Mediante una publicación del diario Gestión el 4 de marzo de 2018, el Minagri informó que el Perú exportó en el año 2017, 247 mil toneladas de palta, lo que representó un incremento de 27 % a lo registrado en el 2016 y convirtió al país en el segundo productor mundial (en Palta Hass). Esta última cifra significó ventas por alrededor de US$ 580 millones, lo que representó un aumento de 46 % a lo exportado en el 2016. Por otro lado, la producción nacional de palta superó en el 2017 las 470 mil toneladas, lo que significó un incremento de 3.4 % respecto a lo producido en el 2016. Actualmente, el Perú es considerado como el segundo proveedor mundial de palta en volumen y solo es superado por México. Uno de los mayores impulsos para este logro ha sido la intervención del SENASA para la puesta en marcha de diferentes protocolos fitosanitarios. Sin embargo, este crecimiento, sumado a las exigencias de los mercados internacionales, genera la urgente necesidad de disponer de herramientas de agricultura de precisión que permitan monitorear los extensos campos de cultivo y obtener información respecto a los estados de las plantaciones. El objetivo es elevar el rendimiento del cultivo, mejorar la calidad del producto y evitar pérdidas de cultivos con consecuencias negativas para los productores, pues enfermedades como la Tristeza del Palto han afectado significativamente la producción. Los síntomas de esta enfermedad aparecen en la parte aérea de la planta y en el sistema radicular, pudiendo llegar a causar la muerte del árbol. La enfermedad afecta a las plantaciones de palto a nivel mundial y ha generado grandes pérdidas económicas (hasta 44 millones de dólares anuales en California). En el Perú, esta enfermedad ya ha afectado a diferentes regiones del país, al punto de que en las últimas dos décadas se han visto daños en los valles de la región Moquegua. Ante esta problemática, y por experiencia de otros países, se verifica que el monitoreo periódico de plantaciones para obtención de información, a través de imágenes aéreas térmicas y multiespectrales, genera los siguientes beneficios:

1.Manejo eficiente del agua, pues a través de las cámaras térmicas se puede estimar las necesidades hídricas de cada planta.

2.Uso óptimo de fertilizantes. Los sensores multiespectrales permiten detectar el estrés nutricional de los cultivos de manera georreferenciada. 3.Detección de enfermedades, ya que con la información obtenida es posible detectar plagas y enfermedades en estados tempranos.

4.Supervisión de áreas fumigadas. Los UAV pueden ser utilizados como herramientas operativas que permiten supervisar el trabajo realizado en la superficie agrícola.

5.Indicadores de calidad, debido a que las imágenes multiespectrales y los parámetros medidos en terreno permiten obtener indicadores de calidad o producción y aportar en la estimación de la huella hídrica.

Sin embargo, muchos datos respecto a esta línea de investigación no han sido difundidos, ya que en muchos casos constituye información confidencial de empresas privadas o es información focalizada en problemas específicos que afectan a otros países. De modo que en esta investigación la idea es que los resultados del proyecto estén disponible a través del INIA (entidad asociada al proyecto) o el SENASA para el beneficio de los productores en el Perú. Las investigaciones a ser realizadas generarán información de caracterización de manifestaciones ópticas y térmicas de deficiencias nutricionales y/o toxicidad por cloruros en imágenes aéreas multiespectrales, procedimientos específicos de adquisición de imágenes aéreas, software conformado por algoritmos de segmentación y detección de áreas de interés y procedimientos computacionales de estimación de los estados nutricional e hídrico. Esto generará trabajos de investigación, tesis de postgrado y pregrado, publicaciones indizadas, participaciones en eventos, registros de propiedad intelectual, fortalecimiento de vínculos entre instituciones y recursos humanos titulados altamente especializados.

Modalidad de proyecto: Proyecto de investigación avanzado

Los proyectos deben ser presentados de manera asociativa (con una o más entidades asociadas).

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Un coinvestigador
• Un tesista de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Sub sector: Telecomunicaciones

Sector: General

Lugar de ejecución del proyecto: Lima, Lima

Fecha de inicio:  03/12/2018

Fecha de cierre:  03/06/2021

Plazo de ejecución (meses): 30

Objetivo principal

Desarrollar una herramienta computacional de software, conformada por algoritmos de inteligencia artificial y procesamiento digital de imágenes aéreas multiespectrales adquiridas vía UAV mediante procedimiento establecido, con miras a estimar, en las diferentes etapas fenológicas, los estados nutricional e hídrico de las plantaciones de la persea americana Hass, basado en manifestaciones ópticas y térmicas asociadas a alteraciones físicas de coloración, morfología, estado de verdor y temperatura, ello con el objetivo de brindar datos de estimación e información visual georreferenciada que permitan a especialistas agrónomos y productores detectar de manera temprana la presencia de plagas y enfermedades, mejorar la eficiencia en la dosificación del

Objetivo específico 1

Determinación de las áreas piloto de plantaciones que serán objeto de análisis y estudio en diferentes etapas fenológicas y elaboración del cronograma de adquisición de imágenes

Objetivo específico 2

Identificación y caracterización de las manifestaciones ópticas y térmicas de las deficiencias nutricionales e hídricas y su evidencia en imágenes aéreas multiespectrales

Objetivo específico 3

Desarrollo de algoritmos de procesamiento de imágenes multiespectrales para detección y segmentación de áreas comprometidas, y estimación cuantitativa de los estados nutricional e hídrico

Objetivo específico 4

Validación de los algoritmos de detección y estimación y desarrollo del aplicativo final de software

Institución responsable del proyecto

Unidad ejecutora 002 – INICTEL – UNI

RUC: 20514761826

Tipo de entidad: Institutos o Centros de Investigación de régimen público, exceptuando al ITP y sus CITEs

Régimen: Público

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Lima

Provincia: Lima

Distrito: San Borja

Dependencias: Dirección de Investigación y Desarrollo Tecnológico

Instituciones asociadas

Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA)

RUC: 20131365994

Tipo de entidad: Centros de Innovación Productiva y Transferencia Tecnológica (CITEs) públicos o privados.

Régimen: Público

País: Perú

Departamento: Lima

Provincia:  Huaral

Distrito: Huaral

Universidad Nacional de Ingeniería

RUC: 20169004359

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Público

País: Perú

Departamento: Lima

Provincia:  Lima

Distrito: Lima

Investigador principal

Nombres: Guillermo Leopoldo

Apellido paterno: Kemper

Apellido materno: Vásquez

Grado académico: Doctorado

Nombre del grado académico: Ingeniero Electrónico

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Dependencia: Dirección de Investigación y Desarrollo Tecnológico

Coinvestigador

Nombres: Samuel Gustavo

Apellido paterno: Huamán

Apellido materno: Bustamante

Grado académico: Doctorado

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Dependencia: Dirección de Investigación y Desarrollo Tecnológico

Coinvestigador

Nombres: Juan Álvaro

Apellido paterno: Loayza

Apellido materno: Valdivia

Grado académico: Magister

Entidad: Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA)

Dependencia: Dirección de Desarrollo Tecnológico Agrario

Coinvestigador

Nombres: Christian Carlos

Apellido paterno: Del Carpio

Apellido materno: Damián

Grado académico: Magister

Entidad: Universidad Nacional de Ingeniería

Dependencia: Facultad de Ingeniería Mecánica – Escuela de Ingeniería Mecatrónica

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 4

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 4

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 4

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad Nacional de Ingeniería

Gestor tecnológico

Nombres Edith Maritza

Apellido paterno: Vigo

Apellido materno: –

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Coordinador administrativo

Nombres: Yanet Sonia

Apellido paterno: Begazo

Apellido materno: Buleje

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Técnico

Nombres Walther Grovher

Apellidos: Palomino Espinoza

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Técnico

Nombres Iván Fernando

Apellidos: Ortega Ampuero

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Técnico

Nombres Jonell

Apellidos: Soto Jeri

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Técnico

Nombres Itamar Franco

Apellidos: Salazar Reque

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Técnico

Nombres Daniel

Apellidos: Artega Meléndez

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Técnico

Nombres Joel Enyelber

Apellidos: Telles Castillo

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Técnico

Nombres José Fortunato

Apellidos: Oliden Martínez

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Técnico

Nombres David Ronald

Apellidos: Atencia Mondragón

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Técnico

Nombres Alejandro

Apellidos: Ramírez Pérez Gao

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Técnico

Nombres Sandra

Apellidos: Gutierrez Vílchez

Entidad: Unidad ejecutora 002 – INICTEL-UNI

Rubros financiables

1. Recursos humanos (hasta 50% del monto financiado)

1. Incentivo monetario para el investigador principal y coinvestigadores: no debe sobrepasar el máximo de S/ 2,000 mensuales por investigador.
2. Pago a los tesistas: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,500 mensuales por tesista.
3. Pago al personal técnico o asistente de investigación: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,000 mensuales por técnico.
4. Honorarios o incentivos para un gestor tecnológico: no debe de sobrepasar el máximo de S/. 1,500 mensuales.

2. Equipos y bienes duraderos (hasta 20% del monto financiado)

Corresponde a la adquisición de equipos menores para el proyecto de investigación.

3. Materiales e insumos

1. Materiales, insumos, reactivos, accesorios, componentes electrónicos o mecánicos, bienes no inventariables.
2. Material bibliográfico, tales como manuales, bases de datos, libros especializados, otros, y/o suscripciones a redes de información (en físico o electrónico).
3. Software especializado para el desarrollo de los proyectos de investigación.

4. Viajes

Corresponde a los gastos de viajes relacionados a actividades propias del proyecto de investigación.

Los gastos que aplican para este rubro son los siguientes:

1. Pasajes: terrestres, aéreos, nacionales e internacionales, en clase económica.
2. Viáticos: comprenden los gastos por concepto de alimentación, hospedaje y movilidad (hacia y desde el lugar de embarque), así como el desplazamiento en el lugar donde se realizan las actividades. El concepto de viáticos es aplicable para estancias cuya duración sea menor a los quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en el Anexo 2.
3. Manutención: comprenden los gastos de alojamiento, alimentación y movilidad local durante su permanencia en el lugar sede del objeto del beneficio otorgado, o desplazamientos relacionados con el mismo. El concepto de manutención es aplicable siempre que se trate de una estancia cuya duración sea mayor o igual a quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en la convocatoria.
4. Seguro de viaje: el seguro es de carácter obligatorio y su valor debe estar de acuerdo al precio de mercado. La cobertura típicamente incluye gastos médicos de emergencia, muerte accidental, invalidez e imprevistos logísticos durante el viaje (retraso de vuelos, demora o pérdida de equipaje, robos, etc.). El precio del seguro puede variar en función a la edad, duración del viaje y el destino. Se puede financiar hasta un máximo de S/ 2,000.

5. Servicios de no consultoría.

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades de índole técnica especializada, consideradas como críticas para lograr el buen resultado del proyecto de investigación: servicios de laboratorio, colección de datos, procesamiento de muestras, análisis y diseño.

6. Otros servicios

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades complementarias del proyecto de investigación, tales como:

a. Actividades de difusión:

1. Gastos de organización de taller de cierre del proyecto.
2. Costo de publicación de artículos en revistas indizadas.
3. Costo de inscripción para participar en eventos o para discutir los resultados con personal interesado o calificado.

b. Actividades complementarias de la investigación:

1. Gastos de importación y desaduanaje de materiales, insumos o equipos relacionados al proyecto de investigación que se adquieran en el extranjero.
2. Gastos relacionados a la obtención del título o grado.
3. Gastos relacionados a la solicitud de patentes.
4. Gastos de mantenimiento correctivo para los equipos adquiridos u otro equipo de laboratorio que deba usarse en el proyecto.

7. Gastos de gestión (hasta 10% del monto financiado)

Corresponde al incentivo monetario para el coordinador administrativo, útiles de oficina y servicios de imprenta.