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Fotogrametría UAV-SfM para la caracterización del dosel hacia sistemas de pulverización aérea no tripulados para la aplicación precisa de pesticidas en un huerto

Autores: Bing, Qi; Zhang, Ruirui; Zhang, Linhuan; Li, Longlong; Chen, Liping

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Fotogrametría UAV-SfM para la caracterización del dosel hacia sistemas de pulverización aérea no tripulados para la aplicación precisa de pesticidas en un huerto


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Desarrollo
Sistemas de pulverización aérea no tripulados
Parámetros del dosel
LiDAR
Fotografía aérea con UAV
Algoritmo SfM

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El desarrollo de sistemas de pulverización aérea no tripulados (UASS) ha transformado significativamente los métodos de control de plagas y enfermedades en cultivos. Ajustar con precisión las tasas de aplicación de pesticidas según las condiciones objetivo es un método eficaz para mejorar la eficiencia en el uso de pesticidas. En la pulverización de huertos, las características estructurales del dosel son cruciales para guiar el sistema de aplicación de pesticidas en el ajuste de los parámetros de pulverización. Este estudio seleccionó árboles de mango como muestra de investigación y evaluó las diferencias entre la fotografía aérea de UAV con un algoritmo de Estructura a partir del Movimiento (SfM) y LiDAR aéreo en los resultados de extracción de parámetros del dosel. Se extrajeron los parámetros de altura máxima del dosel, área de proyección del dosel y volumen del dosel del modelo de altura del dosel de SfM (CHMSfM) y del modelo de altura del dosel de LiDAR (CHMLiDAR) mediante cuadrículas con el mismo ancho que las hileras de plantación (5.0 m) y 14 alturas diferentes (0.2 m, 0.3 m, 0.4 m, 0.5 m, 0.6 m, 0.8 m, 1.0 m, 2.0 m, 3.0 m, 4.0 m, 5.0 m, 6.0 m, 8.0 m y 10.0 m), respectivamente. Se utilizaron ecuaciones de regresión lineal para ajustar los parámetros del dosel obtenidos de diferentes sensores. La correlación se evaluó utilizando R2 y rRMSE, y se empleó una prueba t (alpha = 0.05) para evaluar la significancia de las diferencias. Los resultados muestran que a medida que aumenta la altura de la cuadrícula, los valores de R2 para la altura máxima del dosel, el área de proyección y el volumen del dosel extraídos de CHMSfM y CHMLiDAR aumentan, mientras que los valores de rRMSE disminuyen. Cuando la altura de la cuadrícula es de 10.0 m, el R2 para la altura máxima del dosel extraída de los dos modelos es del 92.85%, con un rRMSE de 0.0563. Para el área de proyección del dosel, el R2 es del 97.83%, con un rRMSE de 0.01, y para el volumen del dosel, el R2 es del 98.35%, con un rRMSE de 0.0337. Cuando la altura de la cuadrícula supera 1.0 m, los resultados de la prueba t para los tres parámetros son todos mayores que 0.05, aceptando la hipótesis de que no hay diferencia significativa en los parámetros del dosel obtenidos por los dos sensores. Además, utilizando las coordenadas x0 de la intersección de la ecuación de regresión lineal y y=x como referencia, CHMSfM tiende a sobreestimar la altura máxima del dosel y el área de proyección del dosel más bajos, y subestimar la altura máxima del dosel y el área de proyección del dosel más altos en comparación con CHMLiDAR. Esto refleja en cierta medida que la superficie de CHMSfM es más suave. Este estudio demuestra la efectividad de la extracción de parámetros del dosel para guiar los sistemas UASS en la pulverización de tasa variable basada en la fotografía oblicua de UAV combinada con el algoritmo SfM.

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