Una Plataforma UAV de Múltiples Sensores: Diseño, Pruebas y Aplicación para Fenotipado de Plantas de Alto Rendimiento
Autores: Ji, Liyike; Wang, Xu; Hassan, Hani; Deng, Zhanao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Una Plataforma UAV de Múltiples Sensores: Diseño, Pruebas y Aplicación para Fenotipado de Plantas de Alto Rendimiento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Fenotipado de plantas
Sistema multi-sensor
Fusión de datos
Altura del dosel
Ortomosaicos térmicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) se utilizan ampliamente para la fenotipificación de plantas de alto rendimiento, sin embargo, su uso a largo plazo en la investigación del sector público se ve cada vez más desafiado por restricciones regulatorias y la dependencia de plataformas propietarias. Este estudio presentó un sistema aéreo no tripulado (UAS) modular y conforme a la regulación, diseñado para proporcionar datos de fenotipificación flexibles y de alta calidad sin depender de ecosistemas restringidos. Una carga útil de doble montaje y arquitectura abierta integró sensores RGB, multiespectrales y térmicos, lo que permitió la adquisición simultánea de información estructural, espectral y térmica dentro de un flujo de trabajo unificado. La validación en campo en un ensayo de cría de lantana (Lantana camara) demostró una fusión de datos multiesensor de alta precisión y una extracción de rasgos confiable. La co-registro espacial logró una precisión a nivel de centímetros, con errores de alineación de 0.88 cm (multiespectral) y 3.23 cm (térmico) en relación con la referencia RGB. La altura del dosel derivada de VANT coincidió estrechamente con las mediciones en el suelo (R2 hasta 0.98; RMSE tan bajo como 1.57 cm), mientras que las estimaciones de cobertura del dosel mostraron consistencia a través de modalidades de detección (R2 = 0.99; RMSE = 0.02 m2). Los ortomosaicos térmicos calibrados proporcionaron una estimación robusta de la temperatura del dosel (RMSE = 3.13 grados C), apoyando una evaluación cuantitativa del estado fisiológico de las plantas. Juntos, estos resultados demuestran que una plataforma de VANT conforme a la regulación y de arquitectura abierta puede lograr alta precisión en la fenotipificación multimodal mientras mantiene flexibilidad y eficiencia de costos. Este trabajo demuestra un marco escalable y sostenible para la fenotipificación basada en VANT, permitiendo a los investigadores adaptarse a regulaciones en evolución mientras avanzan en la mejora de cultivos basada en datos.
Descripción
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) se utilizan ampliamente para la fenotipificación de plantas de alto rendimiento, sin embargo, su uso a largo plazo en la investigación del sector público se ve cada vez más desafiado por restricciones regulatorias y la dependencia de plataformas propietarias. Este estudio presentó un sistema aéreo no tripulado (UAS) modular y conforme a la regulación, diseñado para proporcionar datos de fenotipificación flexibles y de alta calidad sin depender de ecosistemas restringidos. Una carga útil de doble montaje y arquitectura abierta integró sensores RGB, multiespectrales y térmicos, lo que permitió la adquisición simultánea de información estructural, espectral y térmica dentro de un flujo de trabajo unificado. La validación en campo en un ensayo de cría de lantana (Lantana camara) demostró una fusión de datos multiesensor de alta precisión y una extracción de rasgos confiable. La co-registro espacial logró una precisión a nivel de centímetros, con errores de alineación de 0.88 cm (multiespectral) y 3.23 cm (térmico) en relación con la referencia RGB. La altura del dosel derivada de VANT coincidió estrechamente con las mediciones en el suelo (R2 hasta 0.98; RMSE tan bajo como 1.57 cm), mientras que las estimaciones de cobertura del dosel mostraron consistencia a través de modalidades de detección (R2 = 0.99; RMSE = 0.02 m2). Los ortomosaicos térmicos calibrados proporcionaron una estimación robusta de la temperatura del dosel (RMSE = 3.13 grados C), apoyando una evaluación cuantitativa del estado fisiológico de las plantas. Juntos, estos resultados demuestran que una plataforma de VANT conforme a la regulación y de arquitectura abierta puede lograr alta precisión en la fenotipificación multimodal mientras mantiene flexibilidad y eficiencia de costos. Este trabajo demuestra un marco escalable y sostenible para la fenotipificación basada en VANT, permitiendo a los investigadores adaptarse a regulaciones en evolución mientras avanzan en la mejora de cultivos basada en datos.