Comparación de regresión, clasificación, método de percentiles y método de promediado de doble rango para la estimación de la altura del dosel de cultivos a partir de datos de nubes de puntos LiDAR basadas en UAV
Autores: Du, Pai; Wang, Jinfei; Shan, Bo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Comparación de regresión, clasificación, método de percentiles y método de promediado de doble rango para la estimación de la altura del dosel de cultivos a partir de datos de nubes de puntos LiDAR basadas en UAV
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Altura del dosel de cultivo
LiDAR basado en UAV
Modelado de regresión con aprendizaje automático
Técnicas de clasificación de puntos en el suelo
Método de Promedio de Doble Rango (DRA)
Prácticas de agricultura de precisión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La altura del dosel de los cultivos es un indicador estructural clave que está fuertemente asociado con el desarrollo de los cultivos, la acumulación de biomasa y la salud de los cultivos. Para superar las limitaciones de las mediciones tradicionales en campo, que son laboriosas y consumen mucho tiempo, la detección y medición de luz mediante vehículos aéreos no tripulados (UAV) ofrece una alternativa eficiente al capturar datos de nubes de puntos tridimensionales (PCD). En este estudio, se adquirieron datos de UAV-LiDAR utilizando un DJI Matrice 600 Pro equipado con un sistema LiDAR de 16 canales. Se evaluaron tres enfoques metodológicos para la estimación de la altura del dosel en tres tipos de cultivos: maíz, soja y trigo de invierno. Específicamente, este estudio evaluó la modelización de regresión de aprendizaje automático, técnicas de clasificación de puntos en el suelo, un método basado en percentiles y un nuevo método propuesto de Promedio de Doble Rango (DRA) para identificar el método más efectivo, asegurando al mismo tiempo la practicidad y la reproducibilidad. El método de mejor rendimiento para el maíz fue la Regresión de Vector de Soporte (SVR) con un núcleo lineal (R2 = 0.95, RMSE = 0.137 m). Para la soja, el método DRA obtuvo la mayor precisión (R2 = 0.93, RMSE = 0.032 m). Para el trigo de invierno, el modelo de aprendizaje profundo PointCNN demostró el mejor rendimiento (R2 = 0.93, RMSE = 0.046 m). Estos resultados destacan la efectividad de integrar datos de UAV-LiDAR con métodos de procesamiento optimizados para una estimación precisa y ampliamente aplicable de la altura de los cultivos en apoyo a las prácticas de agricultura de precisión.
Descripción
La altura del dosel de los cultivos es un indicador estructural clave que está fuertemente asociado con el desarrollo de los cultivos, la acumulación de biomasa y la salud de los cultivos. Para superar las limitaciones de las mediciones tradicionales en campo, que son laboriosas y consumen mucho tiempo, la detección y medición de luz mediante vehículos aéreos no tripulados (UAV) ofrece una alternativa eficiente al capturar datos de nubes de puntos tridimensionales (PCD). En este estudio, se adquirieron datos de UAV-LiDAR utilizando un DJI Matrice 600 Pro equipado con un sistema LiDAR de 16 canales. Se evaluaron tres enfoques metodológicos para la estimación de la altura del dosel en tres tipos de cultivos: maíz, soja y trigo de invierno. Específicamente, este estudio evaluó la modelización de regresión de aprendizaje automático, técnicas de clasificación de puntos en el suelo, un método basado en percentiles y un nuevo método propuesto de Promedio de Doble Rango (DRA) para identificar el método más efectivo, asegurando al mismo tiempo la practicidad y la reproducibilidad. El método de mejor rendimiento para el maíz fue la Regresión de Vector de Soporte (SVR) con un núcleo lineal (R2 = 0.95, RMSE = 0.137 m). Para la soja, el método DRA obtuvo la mayor precisión (R2 = 0.93, RMSE = 0.032 m). Para el trigo de invierno, el modelo de aprendizaje profundo PointCNN demostró el mejor rendimiento (R2 = 0.93, RMSE = 0.046 m). Estos resultados destacan la efectividad de integrar datos de UAV-LiDAR con métodos de procesamiento optimizados para una estimación precisa y ampliamente aplicable de la altura de los cultivos en apoyo a las prácticas de agricultura de precisión.