Plan de ruta de cobertura para el levantamiento fotogramétrico de un cultivo agrícola mediante un vehículo aéreo no tripulado multirrotor

Abstract

Antecedentes: El rápido crecimiento de la población, la escasez de tierra cultivable junto con el cambio climático, son algunos fenómenos que afectan la capacidad de producción agrícola para satisfacer las demandas de alimentación y energía del siglo XXI; por lo que se hace necesario el uso de técnicas que permitan gestionar de manera eficiente los recursos en este campo, es por esto que se han introducido tecnologías como satélites y vehículos aéreos no tripulados para la obtención de información, estas últimas se han sido acopladas recientemente, y logran mejorar la resolución espacial obtenidas con otros métodos, además de que pueden ser concebidas como una opción de bajo costo. Sin embargo, existen ´ algunas limitantes que hace necesario mejorar las estrategias para superar las actuales falencias y que estos sistemas puedan ser integrados en las practicas agrícolas. Objetivo: Proponer un plan de ruta de cobertura para el levantamiento fotogramétrico de un cultivo agrícola utilizando un vehículo aéreo multirrotor. Métodos: Se plantea la implementación de un plan de cobertura en un ambiente real, que pueda ser ´ incorporado dentro de los procesos de la agricultura de precisión para la adquisición de información de un cultivo. Para esto, se hace uso de un vehículo aéreo no tripulado multirotor de bajo costo; la propuesta ´ puede ser dividida en dos etapas, primero el calculo de los parámetros necesarios para la captura de las imágenes durante el vuelo y posteriormente la implementación de un plan de vuelo de acuerdo a los métodos de cobertura seleccionados. ´ Resultados: Este proyecto obtuvo como resultados la implementación de cuatro algoritmos de planificación de ruta para cobertura con el fin de desarrollar una estrategia que permita el levantamiento fotogramétrico de un cultivo haciendo uso de un vehículo aéreo multirrotor y la posterior comparación de los métodos teniendo en cuenta el rendimiento del vehículo. Conclusiones: La estrategia propuesta para un proceso de levantamiento fotogramétrico de una región de intereses se convierte en una herramienta útil dentro del proceso de recolección de información enfocado a la agricultura de precisión, ya que se describe su uso e implementación en un ambiente real mediante el uso de algoritmos heurísticos de descomposición de área aproximada los cuales presenta comportamientos diferentes y se pueden usar bajo criterios de selección diferentes, de los cuales destacan sunshine y frente de onda de ocho vecinos

Background: Rapid population growth, scarcity of arable land along with climate change, are some phenomena that affect agricultural production capacity to satisfy the food and energy demands of the 21st century; so, it is necessary to use techniques that allow efficient resources management, which is why they have been introducing technologies as satellites and unmanned aerial vehicles to obtain information. The last one has been recently coupled, improving the spatial resolution obtained with other methods, and can be conceived as a low cost option. However, there are some limitations that make necessary to improve strategies to overcome current weakness and make them capable to be integrated into agricultural practices.

Objective: Propose a coverage path planning for the photogrammetric survey at an agricultural crop using a multi-rotor air vehicle.

Methods: It is proposed the implementation of a coverage plan in a real environment, that can be incorporated within the processes of precision agriculture for information acquisition in a crop. For this, the strategy uses a low cost multirotor unmanned aerial vehicle; the proposal can be divided into two stages; First, the calculation of the necessary parameters for capture images during flights. Second, the implementation of a flight plan according to the selected methods of coverage.

Results: The result of this project is the implementation of four coverage route planification algorithms in order to develop a strategy that allows the lifting photogrammetric analysis at a crop using a multi-rotor air vehicle and the subsequent comparison of the methods taking into account the performance of the vehicle.

Conclusions: The proposed strategy for a photogrammetric survey at a region of interest becomes an useful tool in the process of collecting information focused on precision agriculture, since it describes how to use it and the implementation of it into a real environment through the use of approximate area decomposition heuristic algorithms which present different behaviors and can be used under different selection criteria, of which highlight sunshine and wavefront of eight neighbors.