Detección de malas hierbas en cultivos de

alfalfaHéctor Baza y Miguel García CEO ECOGEO - INVESTIGADOR LATUV

Agenda

• ECOGEO – LATUV.

• Ensamblaje de sensores.

• Metodología de trabajo pre-vuelo.

• Integración de sensores.

• Vuelo y adquisición de datos.

• Mosaicking de imágenes.

• Espectrorradiómetro ASD FieldSpec 3.

• Elección de filtros.

ECOGEO - LATUVAsociación entre empresa de servicios especializada tecnología no tripulada y el Laboratorio de Teledetección de la Universidad de Valladolid.

• Inscritos en el registro de operadores de la Agencia Española de Seguridad Aérea (AESA).

• Agencia de Innovación y Desarrollo del Ayto. de Valladolid.

ECOGEO, empresa especializada en tecnología no tripulada

• Centro de referencia fundado en 1989.

• Proyectos nacionales e internacionales.

Laboratorio de Teledetección de la Universidad de Valladolid (LATUV)

ENSAMBLAJE DE SENSORES Sensor multiespectral y sensor termográfico, con base en Raspberry Pi.

Sensor multiespectral 2.0• Diseño propio y flexible para su ensamblaje en drones, rotores y ala fija.

Sensor multiespectral 2.0• Diseño propio y flexible para su ensamblaje en drones, rotores y ala fija.

• Los filtros de los canales son configurables

Elección al gusto de la franja del espectro.

• Simultaneidad de disparos en los 4 canales

Formación de imágenes con información de 4 bandas espectrales.

Sensor multiespectral 2.0• Diseño propio y flexible para su ensamblaje en drones, rotores y ala fija.

• Los filtros de los canales son configurables

Elección al gusto de la franja del espectro.

• Simultaneidad de disparos en los 4 canales

Formación de imágenes con información de 4 bandas espectrales.

Sensor termográfico 1.0 + RGB• Ensamblaje de sensor termográfico, sin calibración radiométrica.

• Baja resolución, suficiente para monitorización de cultivos.

• Diseñado junto con sensor RGB para la fotointerpretación de la imagen térmica.

• Fácil manejo con un simple botón.

Sensor termográfico 1.0 + RGB• Ensamblaje de sensor termográfico, sin calibración radiométrica.

• Baja resolución, suficiente para monitorización de cultivos.

• Diseñado junto con sensor RGB para la fotointerpretación de la imagen térmica.

• Fácil manejo con un simple botón.

Futuro:

• Mejora de la sensibilidad y resolución espacial del sensor.

• Introducción de información radiométrica.

• Visionado en tiempo real del sensor.

Sensor termográfico 1.0 + RGB• Ensamblaje de sensor termográfico, sin calibración radiométrica.

• Baja resolución, suficiente para monitorización de cultivos.

• Diseñado junto con sensor RGB para la fotointerpretación de la imagen térmica.

• Fácil manejo con un simple botón.

Futuro:

• Mejora de la sensibilidad y resolución espacial del sensor.

• Introducción de información radiométrica.

• Visionado en tiempo real del sensor.

METODOLOGÍA DE TRABAJO PRE-VUELO

ASPECTOS LEGALESNo está permitido volar en cualquier localización, existen zonas que requieren gestionar permisos especiales y proceder, exclusivamente, en base al plan de vuelo.

Localización de la zona de vuelo• Ley 18/2014, de 15 de octubre.

Localización de la zona de vuelo• Ley 18/2014, de 15 de octubre.

• Zonas prohibidas, restringidas y peligrosas.

Localización de la zona de vuelo• Ley 18/2014, de 15 de octubre.

• Zonas prohibidas, restringidas y peligrosas.

• Espacio aéreo controlado.

Localización de la zona de vuelo• Ley 18/2014, de 15 de octubre.

• Zonas prohibidas, restringidas y peligrosas.

• Espacio aéreo controlado.

• Aeropuertos y aeródromos.

Localización de la zona de vuelo• Ley 18/2014, de 15 de octubre.

• Zonas prohibidas, restringidas y peligrosas.

• Espacio aéreo controlado.

• Aeropuertos y aeródromos.

• Otras zonas.

Localización de la zona de vuelo• Ley 18/2014, de 15 de octubre.

• Zonas prohibidas, restringidas y peligrosas.

• Espacio aéreo controlado.

• Aeropuertos y aeródromos.

• Otras zonas.

• METAR / TAFOR /SPECI.

Localización de la zona de vuelo• Ley 18/2014, de 15 de octubre.

• Zonas prohibidas, restringidas y peligrosas.

• Espacio aéreo controlado.

• Aeropuertos y aeródromos.

• Otras zonas.

• METAR / TAFOR /SPECI.

• NOTAM.

METEOROLOGÍALa meteorología es un elemento condicionante de las operaciones realizadas mediante vehículos aéreos no tripulados.

Seguimiento de condiciones meteorológicas

Un continuo control de datos meteorológicos junto con un equipo de medición en campo nos permite realizar vuelos con mayor seguridad.

+ +

PLANIFICACIÓN DE VUELOUna correcta planificación de vuelo nos permite anticiparnos a posibles imprevistos que se pueden producir durante el vuelo.

Aspectos a tener en cuenta• Solape.

Aspectos a tener en cuenta• Solape.

• Orografía.

Aspectos a tener en cuenta• Solape.

• Orografía.

• Software.

Aspectos a tener en cuenta• Solape.

• Orografía.

• Software.

• Ruta de vuelo.

Aspectos a tener en cuenta• Solape.

• Orografía.

• Software.

• Ruta de vuelo.

• Parámetros.

INTEGRACIÓN DE SENSORESDurante la fase de integración se busca la mejor ubicación para el sensor, sin afectar a la performance de la aeronave.

Integración de sensores en la aeronave• Gimbal.

Integración de sensores en la aeronave• Gimbal.

• Componentes.

Integración de sensores en la aeronave• Gimbal.

• Componentes.

• Masa y centrado.

COMPROBACIONES CAMPOMeticulosidad, orden y tiempo permiten comprobar el correcto funcionamiento y estado de todos los componentes.

Comprobaciones en campo

• Medidas de seguridad.

• Checklist pre-vuelo.

• Calibración del sensor.

+ +

VUELO Y ADQUISICIÓN DE DATOSUna correcta planificación del vuelo junto con las correctas comprobaciones en campo nos permitirán realizar el vuelo correctamente y con total seguridad.

Vuelo y adquisición de datos

PLANIFICACION DE VUELO

+COMPROBACIONES CAMPO

+

VUELO

Vuelo y adquisición de datos

PLANIFICACION DE VUELO

+COMPROBACIONES CAMPO

+

VUELO

MOSAICKING DE IMÁGENESUtilización de Drone2Map para el “stitching” de las imágenes obtenidas.

Drone2map para ArcGIS (ESRI)

• Modo de ejecución “Rapid” muy útil para trabajo de campo.

• La búsqueda de puntos de control es larga pero fructífera.

• Posibilidad de exportar índices de vegetación como el NDVI.

• Modo 3D con muy buenos resultados.

• Necesidad de coordenadas GPS.

ESPECTRORRADIOMETRO ASD FIELDSPEC 3Toma de datos para conseguir firmas espectrales de los diferentes tipos de vegetación (alfalfa y malherbología).

Firmas espectrales• Mediciones directas sobre la alfalfa en diferentes fases de crecimiento

(Brotación, cotiledones, botón floral, floración…).

Firmas espectrales• Mediciones directas sobre la alfalfa en diferentes fases de crecimiento

(Brotación, cotiledones, botón floral, floración…).

• Mediciones directas sobre diferentes tipos de malas hierbas incluidas en el cultivo de estudio Chinocloa, Amarantus y Ceñilgo.

Firmas espectrales• Mediciones directas sobre la alfalfa en diferentes fases de crecimiento

(Brotación, cotiledones, botón floral, floración…).

• Mediciones directas sobre diferentes tipos de malas hierbas incluidas en el cultivo de estudio Chinocloa, Amarantus y Ceñilgo.

• Medición del espectro del suelo para corregir el “fondo” de las medidas.

Firmas espectrales• Mediciones directas sobre la alfalfa en diferentes fases de crecimiento

(Brotación, cotiledones, botón floral, floración…).

• Mediciones directas sobre diferentes tipos de malas hierbas incluidas en el cultivo de estudio Chinocloa, Amarantus y Ceñilgo.

• Medición del espectro del suelo para corregir el “fondo” de las medidas.

• Comparación de las firmas de cada estado fenológico de la alfalfa con las diferentes malas hierbas.

Firmas espectrales• Mediciones directas sobre la alfalfa en diferentes fases de crecimiento

(Brotación, cotiledones, botón floral, floración…).

• Mediciones directas sobre diferentes tipos de malas hierbas incluidas en el cultivo de estudio Chinocloa, Amarantus y Ceñilgo.

• Medición del espectro del suelo para corregir el “fondo” de las medidas.

• Comparación de las firmas de cada estado fenológico de la alfalfa con las diferentes malas hierbas.

• Observación de los comportamientos repetitivos en diferentes bandas del espectro, las cuales serán objeto de estudio para este caso.

Firmas espectrales• Mediciones directas sobre la alfalfa en diferentes fases de crecimiento

(Brotación, cotiledones, botón floral, floración…).

• Mediciones directas sobre diferentes tipos de malas hierbas incluidas en el cultivo de estudio Chinocloa, Amarantus y Ceñilgo.

• Medición del espectro del suelo para corregir el “fondo” de las medidas.

• Comparación de las firmas de cada estado fenológico de la alfalfa con las diferentes malas hierbas.

• Observación de los comportamientos repetitivos en diferentes bandas del espectro, las cuales serán objeto de estudio para este caso.

• Integración de las firmas espectrales entre las zonas del espectro donde se han observado los cambios repetitivos.

ELECCIÓN DE FILTROSGracias al diseño del sensor multiespectral, es posible la elección de los filtros a incorporar que más interesen en cada proyecto.

Elección de filtros• En base a las bandas del espectro, se escogen los filtros a emplear en la

cámara multiespectral.

Elección de filtros• En base a las bandas del espectro, se escogen los filtros a emplear en la

cámara multiespectral.

• Gracias a su diseño de filtros intercambiables, en un mismo día de vuelo se puede obtener información radiométrica en diferentes bandas.

Elección de filtros• En base a las bandas del espectro, se escogen los filtros a emplear en la

cámara multiespectral.

• Gracias a su diseño de filtros intercambiables, en un mismo día de vuelo se puede obtener información radiométrica en diferentes bandas.

• Utilizando los filtros adecuados, será posible crear mapas de zonas con probabilidad de cultivo y también de malherbología.

Elección de filtros• En base a las bandas del espectro, se escogen los filtros a emplear en la

cámara multiespectral.

• Gracias a su diseño de filtros intercambiables, en un mismo día de vuelo se puede obtener información radiométrica en diferentes bandas.

• Utilizando los filtros adecuados, será posible crear mapas de zonas con probabilidad de cultivo y también de malherbología.

El estudio general se basa en esta teoría, la cual está siendo investigada en estos momentos.