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PRESENCIA DE LA TECNOLOGÍA DE VEHÍCULOS AÉREOS NO TRIPULADOS EN LOS DOMINIOS DE INVESTIGACIÓN EN CIENCIAS DE LA SUSTENTABILIDAD

PRESENCE OF UNMANNED AERIAL VEHICLES TECHNOLOGY IN THE RESEARCH DOMAINS OF SUSTAINABILITY SCIENCES

PRESENÇA DA TECNOLOGIA DE VEÍCULOS AÉREOS NÃO TRIPULADOS NOS DOMÍNIOS DE PESQUISA EM CIÊNCIAS DA SUSTENTABILIDADE

Juan Manuel Núñez
Universidad Iberoamericana, México
Ana Penella Suarez
Universidad Iberoamericana, México
Regina Pérez-Gil Rodríguez
Universidad Iberoamericana, México
Inés Costes Maurer
Universidad Iberoamericana , México
José Alberto Gallardo-Cruz
Universidad Iberoamericana, México
Daniel Alejandro Pérez De La Mora
Universidad Iberoamerican, México

PRESENCIA DE LA TECNOLOGÍA DE VEHÍCULOS AÉREOS NO TRIPULADOS EN LOS DOMINIOS DE INVESTIGACIÓN EN CIENCIAS DE LA SUSTENTABILIDAD

Interciencia, vol. 47, núm. 6, pp. 232-239, 2022

Asociación Interciencia

Recepción: 10 Julio 2021

Corregido: 24 Junio 2022

Aprobación: 25 Junio 2022

Resumen: Las ciencias de la sustentabilidad son un enfoque para el análisis de los sistemas socioecológicos que durante los últimos veinte años han evolucionado dentro de un marco temporal similar y paralelo al de la tecnología de vehículos aéreos no tripulados (VANT). Se realizó un análisis bibliométrico mediante Bibliometrix para identificar las áreas de aplicación de los diferentes tipos de VANT dentro de los principales dominios de investigación de las ciencias de la sustentabilidad. La base de datos empleada fue construida a partir de la taxonomía jerárquica de tres tipos de plataformas: ala fija, multirotor e híbridos VTOL (de las siglas en inglés, de Vertical Take-Off and Landing) de despegue y aterrizaje vertical, y dieciséis dominios de investigación relacionados con las ciencias de la sustentabilidad: desarrollo sustentable, pesquería, agricultura, turismo, bosques, biodiversidad, agroforestería, negocios, sistemas energéticos, recursos hídricos, planeación urbana, salud, suelo, fauna silvestre, sistemas socioecológicos, e industria. Un total de 1.293 documentos científicos para el periodo 1984-2020 muestran que la investigación sobre las ciencias de la sustentabilidad inició como grupos de investigación previamente separados que están evolucionando bajo un enfoque interdisciplinario para la atención a diversos temas. Mientras que las aplicaciones combinadas con VANT de ala fija y multirotor están recientemente enfocadas a la atención de problemas sobre la conservación, uso y aprovechamiento de los ecosistemas, el uso de híbridos VTOL en combinación con VANT de ala fija o multirotor está centrado en el diseño y desempeño de vehículos híbridos para su comercialización o aplicaciones en la industria de energías.

Palabras clave: Aplicaciones de VANT, Bibliometría, Ciencias de la Sustentabilidad, Tipos de VANT.

Resumo: As ciências da sustentabilidade são uma abordagem para a análise de sistemas socioecológicos que, durante os últimos vinte anos, evoluíram em uma temporalidade semelhante e paralela ao da tecnologia de veículos aéreos não tripulados (VANT). Realizou-se uma análise bibliométrica utilizando o Bibliometrix para identificar as áreas de estudo dos diferentes tipos de VANT nos principais domínios de investigação das ciências da sustentabilidade. O banco de dados é construído a partir da taxonomia hierárquica de três tipos de plataformas: asa fixa, multirotor e híbridos VTOL (das siglas no inglês, de Vertical Take-Off and Landing) com capacidade vertical de decolagem e pouso, e dezesseis domínios de pesquisa relacionados às ciências da sustentabilidade: desenvolvimento sustentável, pesca, agricultura, turismo, florestas, biodiversidade, agrossilvicultura, negócios, sistemas de energia, recursos hídricos, planejamento urbano, saúde, solo, vida selvagem, sistemas socioecológicos e indústria. Um total de 1.293 documentos científicos para o período de 1984-2020 mostram que a pesquisa em ciências da sustentabilidade começou como grupos de pesquisa previamente separados que estão evoluindo sob uma abordagem interdisciplinar para abordar várias questões. Enquanto os aplicativos combinados com VANT de asa fixa e multirotor estão recentemente focados em resolver problemas sobre a conservação, uso e exploração de ecossistemas, o uso de VANT híbridos VTOL em combinação com VANT de asa fixa ou multirotor está focado no design e desempenho de híbridos veículos para sua comercialização ou aplicações na indústria de energia.

Abstract: Sustainability sciences are a new approach for the analysis of socio-ecological systems that, over the past twenty years, have evolved over a timeframe that is similar and parallel to that of unmanned aerial vehicles (UAV) technology. A bibliometric analysis was performed using Bibliometrix to identify the study areas of different types of UAV in the main research domains of the sustainability sciences. The database used was built from the hierarchical taxonomy of three types of platforms: fixed wing, multirotor and hybrid with vertical take-off and landing capacity (VTOL) and, sixteen research domains related to the sciences of sustainability: sustainable development, fishing, agriculture, tourism, forests, biodiversity, agroforestry, business, energy systems, water resources, urban planning, health, soil, wildlife, socio-ecological systems and industry. A total of 1,293 scientific papers for the period 1984-2020 show that sustainability science research began as previously separate research groups that are evolving under an interdisciplinary approach to address various issues. While applications combined with fixed-wing and multi-rotor VANT are recently focused on solving problems regarding the conservation, use and exploitation of ecosystems, the use of hybrid VTOL VANT in combination with fixed-wing or multi-rotor VANT is focused on the design and performance of hybrid vehicles for its commercialization or applications in the energy industry.

Introducción

Las ciencias de la sustentabilidad, como un enfoque aceptado y valorado para el análisis de los sistemas socioecológicos, ha avanzado durante los últimos veinte años dentro de un marco temporal similar y paralelo al de la tecnología de los vehículos aéreos no tripulados (VANT), UAV (de sus siglas en inglés, Unmanned Aerial Vehicle), más apropiadamente RPAS (de sus siglas en inglés, Remotely Piloted Aircraft System), o comúnmente conocidos como drones. En esos años, la sustentabilidad se ha convertido en una de las líneas prioritarias para la comprensión de los procesos que conducen a mejoras o deterioro de los recursos naturales, no solo desde una perspectiva ambiental, sino también social (Ostrom, 2009). A la par, la tecnología se ha convertido en uno de los factores clave para alcanzar los objetivos de sostenibilidad. Un ejemplo de estas tecnologías son los VANT, que se utilizan cada vez más en diversos dominios de aplicación (Park et al., 2018; Daponte et al., 2019;Herrera et al., 2019; Raparelli y Bajocco, 2019).

En este trabajo abordamos las ciencias de la sustentabilidad como un enfoque de la sustentabilidad basado en la teoría de sistemas complejos que permite dar cuenta de los componentes más significativos de la relación sociedad-naturaleza. Esta aproximación se aleja de definiciones de orden discursivo como el que se aplica para definir el desarrollo sostenible y los objetivos a su alrededor (Ruggerio, 2021). Muchos de los problemas que las ciencias de la sustentabilidad abordan incorporan a menudo el análisis de las relaciones entre los componentes de los sistemas humano-ambientales a diferentes escalas espaciales y temporales (Fu, 2020), por lo que el uso de VANT puede proporcionar un marco adecuado de información geográfica para la toma de decisiones basada en evidencia. Así, en la búsqueda de refinar el conocimiento a escalas espaciales de mayor resolución y precisión, la literatura ha registrado en los últimos veinte años un desarrollo vertiginoso en tecnología de VANT, cuyo uso se ha expandido enormemente debido a la ventaja de recopilar una amplia gama de información a medida que se mueven rápidamente por el cielo (Park et al., 2018).

Cuando un campo de investigación tiene una gran cantidad de literatura y se está desarrollando rápidamente, el análisis bibliométrico puede crear una imagen completa utilizando una metodología con un enfoque computacional confiable, que de otra manera no podría ser realizada manualmente por expertos. El análisis bibliométrico es una forma poderosa para generar una imagen completa de uno o varios campos de investigación utilizando tanto el análisis de textos como el análisis de citas (Kraus et al., 2020; Moral-Muñoz et al., 2020). En este trabajo se llevó a cabo un análisis bibliométrico de la literatura científica relacionada con la contribución de la tecnología de VANT a las ciencias de la sustentabilidad. El enfoque para seleccionar artículos de interés está basado en la búsqueda de aplicaciones de las diferentes plataformas empleadas por la tecnología de VANT (Ozdemir et al., 2014; Greenwood y Zekkos, 2019;Sanchez-Rivera et al., 2020) a los dominios de investigación de las ciencias de la sustentabilidad identificados durante las últimas décadas mediante el análisis de redes de citación (Kajikawa et al., 2007,2014, 2017;Kajikawa, 2008).

El propósito del trabajo es la identificación de las áreas de estudio de los diferentes tipos de VANT dentro de los principales dominios de investigación de las ciencias de la sustentabilidad, los temas más significativos y las líneas de investigación emergentes dentro de cada grupo, así como las colaboraciones entre los mismos. Primero se presenta una breve historia y se definen las características básicas de las ciencias de la sustentabilidad. Segundo, se introduce la tecnología de VANT y se describen sus principales características al ser clasificados en tres grupos: multirotor, ala fija e híbridos con capacidad de despegue y aterrizaje vertical (Sanchez-Rivera et al., 2020). Posteriormente se propone una búsqueda que permita analizar el estado actual de la tecnología de los VANT y la investigación de la sustentabilidad mediante el análisis de citas y textos. Finalmente, ofrecemos los resultados y una discusión acerca de cómo el desarrollo reciente de la tecnología de VANT se está insertando dentro de los diferentes dominios de investigación de las ciencias de la sustentabilidad, así como los temas aún pendientes por desarrollar.

Dominios de investigación en ciencias de la sustentabilidad

El análisis de los sistemas socioecológicos utiliza un conjunto de acercamientos que se conocen como las ciencias de la sustentabilidad (Balvanera et al., 2007). Son una aproximación surgida a principios de este siglo, con el propósito de unir las ciencias naturales y sociales para buscar soluciones creativas a los desafíos complejos contemporáneos como la pérdida de biodiversidad, la deforestación, el agotamiento de las poblaciones de peces marinos, la mala salud global, la degradación de la tierra, el cambio de uso de la tierra y la escasez de agua (Jerneck et al., 2011; Kates, 2011). A medida que las ciencias de la sustentabilidad se convierten en una aproximación distintiva para la comprensión de los sistemas socioecológicos, adquiere importancia definir con claridad los problemas a los que puede responder, así como comprender su estructura, estado actual y direcciones futuras de su quehacer (Balvanera et al., 2007; Jerneck et al., 2011; Salas-Zapata et al., 2011; Ruggeiro, 2021).

Durante los últimos veinte años es posible observar cómo dentro de los dominios de las ciencias de la sustentabilidad, a la par de la integración de campos de investigación centrados en disciplinas diversas (Kajikawa et al., 2014), se han incorporado viejos problemas sociales (Jerneck et al., 2011), incluida la sustentabilidad de la comunidad rural y la evaluación de la sustentabilidad urbana (Harrington, 2016; Cohen, 2017), y problemas humanos tales como la salud (Gruen et al., 2008), además de los problemas ambientales (Komiyama y Takeuchi, 2006). Lo anterior enfatiza la noción de que las ciencias de la sustentabilidad son de naturaleza interdisciplinaria (Kajikawa, 2008; Stock y Burton, 2011).

A partir de un análisis de red de citas de artículos publicados en revistas académicas que emplea un método de agrupación topológica para identificar dominios de las ciencias de la sustentabilidad, así como su posterior actualización, refinamiento y revisión de contribuciones de SustainabilityScience y otras revistas dedicadas a la sustentabilidad que se lanzaron en la primera década de los 2000 (Kajikawa et al., 2007, 2014,2017;Kajikawa, 2008) fueron identificados una serie de dominios que resumen los esfuerzos de investigación relacionados con las ciencias de la sustentabilidad a lo largo del tiempo. Hemos organizado estos dominios de investigación descritos por Kajikawa y colaboradores en cada uno de los siguientes dominios: 1) desarrollo sustentable, 2) pesquería, 3) agricultura, 4) turismo, 5) bosques, 6) biodiversidad, 7) agroforestería, 8) negocios, 9) sistemas energéticos, 10) recursos hídricos, 11) planeación urbana, 12) salud, 13) suelo, 14) fauna silvestre, 15) sistemas socioecológicos, y 16) industria. Se trata de una perspectiva acerca de la evolución de los dominios de investigación dentro de las ciencias de la sustentabilidad que refleja tanto la comprensión científica de los sistemas socioecológicos como las direcciones futuras para el campo (Miller, 2013).

Tecnología de VANT

Los VANT han existido durante más de dos décadas, pero sus raíces se remontan a la Primera Guerra Mundial (González-Jorge et al., 2017). No obstante, durante los últimos años diferentes tipos de VANT han sido objeto de un creciente interés tanto en el ámbito civil como en el científico, siendo incluso declarados una nueva fuente de observación para el estudio del medio ambiente (Whitehead et al., 2014). Este éxito de los VANT puede explicarse parcialmente por su gran flexibilidad de plataformas para transportar diferentes sensores y dispositivos que permiten, de una manera relativamente libre de riesgo y de bajo costo, observar de manera rápida y sistemática los fenómenos naturales a alta resolución espacio-temporal (Jiménez-López y Mulero-Pázmány, 2019).

La gama existente de plataformas con diferentes características permite integrar diferentes tipos de sensores que van desde cámaras livianas y sensores multiespectrales que pueden brindar soluciones de mapeo profesionales a una fracción del costo de las técnicas tradicionales de fotogrametría, hasta la posibilidad de equiparlos con cámaras compactas de visión térmica, sensores hiperespectrales y escaneo láser como LiDAR (Sankey et al., 2017). Igualmente, el uso de plataformas aéreas grandes permite transportar carga o entregar asistencia (Kumar et al., 2018;Ong et al., 2019). Así, durante los últimos veinte años se han desarrollado muchos tipos de VANT con el fin de ampliar sus características, modos de vuelo, aplicaciones, misiones, etc. En realidad, los VANT se pueden clasificar en tres grupos: VANT de ala fija, VANT multirotor y VANT híbridos VTOL (de las siglas en inglés, de Vertical Take-Off and Landing) de despegue y aterrizaje vertical (Ozdemir et al., 2014;Sanchez-Rivera et al., 2020; Rehan et al., 2022). Los VANT de ala fija vuelan de manera similar a un avión tradicional, y los fuselajes pueden variar tanto como los aviones tradicionales (Greenwood y Zekkos, 20019). Tienen muy buena resistencia de vuelo, por lo que pueden cubrir grandes áreas en un solo vuelo; sin embargo, requieren un área de aterrizaje adecuada y requieren cierta habilidad por parte del piloto para aterrizarlos suavemente para evitar daños a la nave y los sensores (Boon et al., 2017).

Por su lado, los VANT multirotor son estructuras sencillas propulsados por múltiples hélices giratorias, fáciles de volar, despegar y aterrizar y con gran capacidad para realizar tareas con total autonomía (Nascimento y Saska, 2019); no obstante, tienen poca capacidad de tiempo de vuelo y por lo tanto una limitada área de cobertura (Cai et al., 2014). Finalmente, los VANT híbridos VTOL combinan las capacidades de un ala fija (gran velocidad de crucero) y un multirotor (despegue y aterrizaje vertical) en una sola plataforma, heredando así las ventajas de ambos (Gu et al; 2017;Sanchez-Rivera et al., 2020).

Materiales y Métodos

El análisis bibliométrico es una técnica que ha sido utilizada como herramienta y base para monitorear el desempeño de la investigación de diversas disciplinas científicas (Goyal y Howlett, 2018;Lancho-Barrantes y Cantú-Ortiz, 2019). En este trabajo se empleó el paquete ‘R Bibliometrix’ de código abierto, propuesto para realizar análisis bibliométricos integrales que admiten un flujo de trabajo que consiste en la recopilación de datos, el análisis descriptivo y la visualización de resultados (Aria y Cuccurullo, 2017).

Los datos de Scopus Elsevier se recopilaron entre noviembre y diciembre de 2020 e incluyeron todos los datos registrados en las búsquedas hasta junio de ese año. Por medio de dicha recopilación construimos una base de datos para el periodo 1984-2020, organizándola a partir de la taxonomía jerárquica de los tres grupos de VANT: ala fija, multirotor e híbridos con capacidad de despegue y aterrizaje vertical (Sánchez-Rivera et al., 2020) y los dieciséis dominios de investigación relacionados con las ciencias de la sustentabilidad (Kajikawa, 2008; Kajikawa et al., 2007, 2014,2017).

La estrategia de búsqueda se basó en la búsqueda por título del documento, resumen y palabras clave dentro de la base de datos de Scopus (https://www.scopus.com) tanto de la taxonomía jerárquica de los tres grupos de VANT, así como de los dieciséis dominios de investigación identificados. La búsqueda se realizó en inglés, español y portugués, con ciertas restricciones para minimizar los resultados falsos positivos y controlar los documentos clasificados en varios dominios simultáneamente. Las claves utilizadas en cada caso se presentan en las Tablas I y II. Debido a que los resultados se agruparon por tipo de VANT y dominio de investigación, fue posible identificar las publicaciones repetidas para cada tipología de búsqueda.

TABLA I
CLAVES UTILIZADAS PARA LA BÚSQUEDA EN LOS TRES GRUPOS DE VANT
CLAVES UTILIZADAS PARA LA BÚSQUEDA EN LOS TRES GRUPOS DE VANT

TABLA II
CLAVES UTILIZADAS PARA LA BÚSQUEDA EN LOS DIECISÉIS DOMINIOS DE INVESTIGACIÓN IDENTIFICADOS
CLAVES UTILIZADAS PARA LA BÚSQUEDA EN LOS DIECISÉIS DOMINIOS DE INVESTIGACIÓN IDENTIFICADOS

Resultados

Características generales de las publicaciones

La búsqueda realizada arrojó un total de 1.293 documentos científicos para quince de los dieciséis dominios de investigación en las ciencias de la sustentabilidad y los tres tipos de tecnología de VANT para el periodo 1984-2020. Únicamente se encontró un trabajo anterior al 2000, de Boretz (1984), por lo que a partir de esta mención no es considerado dentro del resto de los análisis. Los documentos encontrados se distribuyen por igual en artículos de investigación y artículos en congresos, con 48% para cada uno de ellos, un 2,5% en capítulos de libro, y 1,5% en otros documentos tales como libros, artículos en prensa, comunicaciones cortas y notas. La Figura 1 muestra la producción de documentos basados en tipos de VANT y dominios de investigación en las ciencias de la sustentabilidad, desde 2000 hasta junio de 2020.

Producción de documentos científicos que emplean tecnología de drones en la investigación de las ciencias de la sustentabilidad. Para 2020 el número de documentos abarca solamente hasta el mes de junio.
Figura 1
Producción de documentos científicos que emplean tecnología de drones en la investigación de las ciencias de la sustentabilidad. Para 2020 el número de documentos abarca solamente hasta el mes de junio.

Se puede observar un incremento gradual, claramente diferenciado en dos décadas principales con tendencias variables en las publicaciones anuales. Aunque la investigación inició en el 2000, no es hasta bien entrada la primera década (2000-2010) que las publicaciones sobre estos temas empiezan a incrementarse discretamente. Por lo tanto, la proliferación real comenzó después de 2010, es decir, en la segunda década (2010-2020) y, a medida que pasa el tiempo, la investigación en este dominio ha crecido exponencialmente. Cuando vemos el desarrollo de la investigación en esta segunda década, solo en 5 años (2014-2018) se publicaron el 56% (633) de los trabajos recopilados para todo el periodo de tiempo.

El número promedio de autores por documento es de 3,9 con un porcentaje de autores únicos de apenas 1,8%. El índice de colaboración, definido como el número promedio de signatarios por publicación es de 4,3 lo que sugiere un esfuerzo colaborativo documentado de acuerdo con otros estudios bibliométricos (Liu et al., 2011). El número de citas promedio por año por publicación es de 2,8 lo que indica una acumulación anual de casi tres veces del conocimiento acerca del empleo de tecnología de VANT en la investigación de las ciencias de la sustentabilidad. Finalmente, el número de publicaciones promedio por autor es de 0,2346 lo que habla de una gran cantidad de autores abordando estos temas.

Se han utilizado 471 publicaciones científicas para reportar investigaciones que emplean tecnología de VANT aplicada a las ciencias de la sustentabilidad. Las revistas más activas son: Journal of Intelligent and Robotics Systems (con 105 documentos en cinco dominios distintos), Remote Sensing (40 documentos en nueve dominios), Proceedingsof SPIE (28 documentos en cinco dominios), Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (22 documentos en siete dominios), e International Archives of the Photogram-metry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences (diecinueve documentos en seis dominios). Mención aparte merece la publicación IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, que tiene apenas dieciocho publicaciones, pero con presencia dentro de diez dominios de investigación en las ciencias de la sustentabilidad.

Las organizaciones de investigación que produjeron más documentos son de China: Nanjing Agricultural University (con 51 documentos en cinco dominios), South China Agricultural University (40 documentos en cuatro dominios) y China Agricultural University (30 documentos en cinco dominios) son las principales representantes. Adicional-mente, la IstanbulTechnical University (46 documentos en 5 dominios) y la Universityof Bristol (39 documentos en ocho dominios) completan las cinco universidades con mayor número de documentos publicados.

Los primeros cinco países con la mayor producción científica sobre tecnología de VANT dentro de los grupos de investigación de las ciencias de la sustentabilidad son EEUU (con 1.069 documentos en trece dominios), China (716 documentos en once dominios), Italia (228 documentos en diez dominios), Australia (206 documentos en nueve dominios), y Reino Unido (198 documentos en doce dominios). Por su parte, los países latinoamericanos están encabezados por Brasil (con 136 documentos en nueve dominios), México (115 documentos en siete dominios), Colombia (33 documentos en seis dominios), Ecuador (25 documentos en tres dominios) y Perú (12 documentos en dos dominios).

Tecnología de VANT y dominios de investigación en las ciencias de la sustentabilidad

Con respecto de los dieciséis dominios de investigación en las ciencias de la sustentabilidad, identificados anteriormente, el dominio 9, correspondiente con el tema de energías, es el grupo con mayor cantidad de publicaciones científicas, además de contar con la única publicación anterior al año 2000. Le siguen los dominios 3 de agricultura, 8 de negocios, 10 de agua y 16 de industria como aquellos que complementan el top cinco de los grupos con mayor cantidad de publicaciones (Figura 2). Este conjunto de dominios de investigación representa el 75% las publicaciones científicas recopiladas.

Número de documentos y porcentaje acumulado por dominios de investigación en las ciencias de la sustentabilidad.
Figura 2
Número de documentos y porcentaje acumulado por dominios de investigación en las ciencias de la sustentabilidad.

En cuanto a la aparición temporal de los trabajos por dominio de investigación, el dominio 9 de energía, además de ser el más numeroso, incluye los primeros trabajos reportados. Los dominios 3 de agricultura, 10 de recursos hídricos, 8 de negocios, 16 de industria, 12 de salud, 5 de bosques, 13 de suelos, 11 de planeación urbana y 1 de desarrollo sustentable, completan los trabajos iniciados en la primera década del año 2000; mientras que, los grupos 14 de fauna silvestre, 6 de biodiversidad, 4 de turismo, 2 de pesquerías y 7 de agroforestería, reportan artículos apenas en la última década.

En lo que respecta al número de publicaciones científicas por tipo de VANT en cada uno de los grupos de investigación, la Figura 3 muestra la proporción de publicaciones por tipo de VANT para cada uno de los dominios de investigación presentes. Esta figura permite observar que, para la mayoría de los dominios de investigación, existe una proporción casi por igual entre VANT de ala fija (43%) y VANT multirotor (40%). Sin embrago, para los dominios 3 de agricultura, 7 de agroforestería, 10 de agua, 12 de salud y 16 de industria, la mayoría de las publicaciones corresponden a VANT de tipo multirotor. Lo anterior es congruente con la gran capacidad autónoma de vuelo

Proporción de publicaciones por tipo de drones para cada uno de los dominios en las ciencias de la sustentabilidad.
Figura 3
Proporción de publicaciones por tipo de drones para cada uno de los dominios en las ciencias de la sustentabilidad.

Por otro lado, los dominios 9 de energía, 8 de negocios, 5 de bosques, 13 de suelos, 14 de fauna silvestre, 11 de planeación urbana y 4 de turismo, emplean mayoritariamente VANT de ala fija, ampliamente utilizados para cubrir rápidamente grandes distancias para aplicaciones de mapeo o mediciones a escala de kilómetros (Greenwood y Zekkos, 2019).

Finalmente, los VANT híbridos de despegue y aterrizaje vertical, se hallan apenas presentes en un porcentaje de alrededor del 10% e incluso en los dominios 2 de pesquerías y 4 de turismo, no tiene representación. Una excepción a lo anterior es el grupo 16 de industria, en donde los VANT híbridos VTOL, representan un 30% de las publicaciones.

Integración de dominios de investigación en las ciencias de la sustentabilidad y tipos de VANT

De los 1.292 documentos identificados para el periodo 2000-2020, se encontraron 152 publicaciones repetidas para diez de los quince dominios de investigación. Los dominios con el mayor número de documentos repetidos fueron el dominio 9 de energía, el dominio 3 de agricultura y el dominio 8 de negocios con 50, 23 y 22 publicaciones respectivamente. Estos tres dominios representan el 62,5 % de las publicaciones que emplean diversos tipos de UAV dentro de uno o varios dominios a la vez. Se trata de documentos publicados alrededor de 2017 para los dominios de energía y agricultura, así como de 2014 para el dominio de negocios.

La combinación de tecnología de VANT emplea en mayor medida el binomio multirotor - ala fija, siendo los principales dominios abordados: agua, bosques, fauna silvestre y agricultura. Sobresalen los estudios relacionados con la evaluación de los impactos perturbadores de estas herramientas en la vida silvestre, principalmente en aves (McEvoy et al., 2016; Lyons et al., 2018: Wandrie et al., 2019). Así como del uso de imágenes térmicas para el monitoreo de la vegetación (Sagan et al., 2019) y multiespectrales para la gestión del riego (Chávez et al., 2018).

Por otra parte, el uso de VANT híbridos VTOL en combinación con ala fija y multirotor fueron empleados para abordar problemas de los dominios de industria, negocios y energía. En este sentido, las principales aplicaciones están relacionadas con el diseño y la mejora de VANT híbridos VTOL (Ozdemir et al., 2014; Berradi et al., 2015; Rößler y Hornung, 2018). Así como su aplicación para la detección de derrames de petróleo (Andreotti et al., 2020).

Discusión

Se han publicado varios estudios bibliométricos sobre los dominios de investigación en las ciencias de la sustentabilidad (Kajikawa, 2008;Kajikawa et al.,2007, 2014,2017), así como del uso de VANT aplicados a la agricultura, los estudios forestales y la salud, entre otros temas relacionados a la sustentabilidad (Raparelli y Bajocco, 2019; Pulsiri y Vatananan-Thesenvitz, 2021). Sin embrago, no existen publicaciones que hayan integrado la tecnología de VANT en los dominios de investigación en las ciencias de la sustentabilidad. Mediante la búsqueda de las publicaciones más relevantes de uso de VANT para cada uno de los dominios de investigación en las ciencias de la sustentabilidad, este estudio bibliométrico presenta como datos más relevantes las tendencias de uso de tipos de VANT dentro de los dominios de investigación en las ciencias de la sustentabilidad, su evolución a lo largo de dos décadas, y su distribución por tipo de publicaciones científicas, organizaciones de investigación y países.

El análisis bibliométrico es un método de investigación utilizado para dar luz sobre la actividad científica en diversas áreas de conocimiento (Sweileh et al., 2017;Sweileh, 2018; Serrano y Ariza-Montes, 2019). Así, este estudio bibliométrico no arroja exclusivamente un análisis cuantitativo preciso de la literatura sobre la aplicación de la tecnología de VANT en los dominios de investigación de las ciencias de la sustentabilidad; adicionalmente brinda información sobre la evolución, el volumen y el alcance de la investigación en el tema, ayudando a identificar dominios más o menos significativos, tipos de tecnología de VANT aplicada a diversos temas, y también sobre los tipos de publicaciones empleadas para difundir los estudios, las principales organizaciones de investigación y la participación de los diferentes países. El estudio hace evidentes algunas facetas del estado actual de la investigación científica sobre la aplicación de la tecnología de VANT en los dominios de investigación de las ciencias de la sustentabilidad.

La tecnología de VANT empleada dentro de los dominios de investigación de las ciencias de la sustentabilidad está distribuida por igual en artículos de investigación y artículos en congresos, lo que habla de su alto dinamismo de publicación y sentido temático de aplicación. Se observa un incremento gradual en el número de publicaciones principalmente durante la segunda década, caracterizado por un alto índice de colaboración y representación en diversas áreas geográficas, sin incluir de manera importante a Latinoamérica. En este sentido, en nuestra región se han documentado numerosas experiencias de uso de VANT encaminadas a mejorar la defensa territorial, caracterizadas principalmente por estudios sobre grupos indígenas cuyos territorios enfrentan muchas amenazas (Vargas-Ramírez y Paneque-Gálvez, 2019). No obstante, debido a la fuente de los datos de este estudio bibliométrico, quedaron fuera del ámbito de estudio de las ciencias de la sustentabilidad.

Los dominios de investigación en las ciencias de la sustentabilidad son abordados de manera diferenciada por la tecnología de VANT, destacando los dominios de energía, agricultura, negocios, agua e industria que agrupan el 75% las publicaciones científicas recopiladas. Por otro lado, a excepción del dominio de sistemas socioecológicos que no presenta resultados, así como del dominio de turismo que emplea exclusivamente VANT de ala fija y el dominio 7 de agroforestería que emplea únicamente VANT multirotor, el resto de los dominios son abordados por diferentes tipos de tecnología VANT. Once de los quince dominios con publicaciones presentan aplicaciones compartidas para dos o más tipos de tecnología de VANT. Incluso, en algunos dominios como el de agricultura, energía e industria, las aplicaciones incluyen a los tres tipos de VANT considerados en este trabajo.

No obstante que algunos dominios se superponen y algunos artículos repetidos debieron clasificarse como pertenecientes a más de un tipo de tecnología VANT, creemos que estos inconvenientes en realidad hacen evidente el estado actual de la tecnología de VANT y su aplicación a múltiples propósitos. Principalmente en aquellos casos de tecnología de VANT híbridos de despegue y aterrizaje vertical que se pueden considerar como una combinación de diseños de VANT multirotor y de ala fija (Byun, 2016)

Actualmente las ciencias de la sustentabilidad parecen estar dirigiéndose hacia un ámbito de investigación interdisciplinario y transdisciplinario basado en sistemas socioecológicos acoplados y sistemas socioeconómicos integrados (Kajikawa et al., 2017). Sin embargo, el presente estudio no alcanza a identificar aplicaciones por tipo de tecnología de VANT dentro del dominio de sistemas socioecológicos. Exclusivamente se identifican dominios de investigación previamente separados que abordan temas que se están integrando para ayudar a resolver problemas dinámicos y complejos que deterioran la sustentabilidad de los sistemas socioecológicos.

Conclusiones

El estudio sobre la producción científica en un área del conocimiento determinado es un buen indicador del modo en que ha sido investigada y dada a conocer, y también permite conocer la progresión de la investigación y de la generación de conocimiento. El análisis bibliométrico realizado en este trabajo ofrece información sobre las tendencias de investigación y actualidad de los dominios de las ciencias de la sustentabilidad durante los últimos veinte años.

Aunque nuestros resultados identifican aplicaciones diferenciadas y compartidas de la tecnología de VANT dentro de los dominios de investigación en las ciencias de la sustentabilidad, es necesario continuar el trabajo acerca de cómo la tecnología de VANT se integra dentro de las ciencias de la sustentabilidad para la resolución de problemas compartidos.

Referencias

Andreotti M, Peixoto AJ, Monteiro JC, Halfeld R, Azambuja I, Vargas L, Neves AF, Costa RR, Ouvinã R, Valentim SS, Liporace JP, Norões HPP, Coelho, RBD, Joyeux S, Vasconcelos TM, Vieira GA, LeMerrer A, Aguirre RP (2020) ARIEL: An autonomous robotic system for oil spill detection. Offshore Technology Conference. Houston, TX, EEUU (04-07/05/2020). https://doi.org/10.4043/30894-MS

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Notas de autor

juan.nunez@ibero.mx

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