Estimación de parámetros de dosel basada en la posición del tallo en árboles de manzana utilizando un LiDAR 2D
Autores: Tsoulias, Nikos; Paraforos, Dimitrios S.; Fountas, Spyros; Zude-Sasse, Manuela
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Estimación de parámetros de dosel basada en la posición del tallo en árboles de manzana utilizando un LiDAR 2D
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Morfología del dosel
LiDAR
Huerto de manzanas
Parámetros estructurales en 3D
Nube de puntos
Posición del tallo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Los datos de la morfología del dosel son cruciales para las tareas de cultivo dentro de los huertos. En este estudio, se montó un sistema de escáner láser de detección de luz y rango (LiDAR) en un tractor, se probó en una caja con dimensiones conocidas (1,81 m x 0,6 m x 0,6 m), y se aplicó en un huerto de manzanos para obtener los parámetros estructurales en 3D de los árboles (n = 224). El análisis de una caja metálica que consideraba la altura de los cuatro lados resultó en un error absoluto medio (MAE) de 8,18 mm con un sesgo (MBE) de 2,75 mm, representando un error cuadrático medio (RMSE) del 1,63% debido a espacios en la nube de puntos y un ángulo de incidencia aumentado con la distancia mejorada entre la apertura láser y el objeto. Se propone una metodología basada en un histograma de densidad de puntos bivariado para estimar la posición del tronco de cada árbol. Se proyectó un límite cilíndrico alrededor de las posiciones estimadas de los troncos para segmentar cada árbol individual. Posteriormente, se estimaron y compararon la altura, el diámetro del tronco y el volumen de las nubes de puntos de los árboles segmentados con las medidas manuales. La posición estimada del tronco de cada árbol se definió utilizando un sistema de navegación global en tiempo real cinemático (RTK-GNSS), lo que resultó en un MAE y MBE de 33,7 mm y 36,5 mm, respectivamente. El coeficiente de determinación () considerando las medidas manuales y los datos estimados de las nubes de puntos segmentadas resultó alto con, respectivamente, y RMSE de 0,87 y 5,71% para la altura, 0,88 y 2,23% para el diámetro del tronco, así como 0,77 y 4,64% para el volumen del dosel. Dado que se puede asumir un cierto error para la altura y el volumen medidos manualmente, el enfoque LiDAR proporciona una alternativa a las lecturas manuales con la ventaja de obtener datos individuales de los árboles de todo el huerto.
Descripción
Los datos de la morfología del dosel son cruciales para las tareas de cultivo dentro de los huertos. En este estudio, se montó un sistema de escáner láser de detección de luz y rango (LiDAR) en un tractor, se probó en una caja con dimensiones conocidas (1,81 m x 0,6 m x 0,6 m), y se aplicó en un huerto de manzanos para obtener los parámetros estructurales en 3D de los árboles (n = 224). El análisis de una caja metálica que consideraba la altura de los cuatro lados resultó en un error absoluto medio (MAE) de 8,18 mm con un sesgo (MBE) de 2,75 mm, representando un error cuadrático medio (RMSE) del 1,63% debido a espacios en la nube de puntos y un ángulo de incidencia aumentado con la distancia mejorada entre la apertura láser y el objeto. Se propone una metodología basada en un histograma de densidad de puntos bivariado para estimar la posición del tronco de cada árbol. Se proyectó un límite cilíndrico alrededor de las posiciones estimadas de los troncos para segmentar cada árbol individual. Posteriormente, se estimaron y compararon la altura, el diámetro del tronco y el volumen de las nubes de puntos de los árboles segmentados con las medidas manuales. La posición estimada del tronco de cada árbol se definió utilizando un sistema de navegación global en tiempo real cinemático (RTK-GNSS), lo que resultó en un MAE y MBE de 33,7 mm y 36,5 mm, respectivamente. El coeficiente de determinación () considerando las medidas manuales y los datos estimados de las nubes de puntos segmentadas resultó alto con, respectivamente, y RMSE de 0,87 y 5,71% para la altura, 0,88 y 2,23% para el diámetro del tronco, así como 0,77 y 4,64% para el volumen del dosel. Dado que se puede asumir un cierto error para la altura y el volumen medidos manualmente, el enfoque LiDAR proporciona una alternativa a las lecturas manuales con la ventaja de obtener datos individuales de los árboles de todo el huerto.