Close-range Photogrammetry applied to Agroforestry Engineering

Abstract

[EN]Since the late twentieth century, Geotechnologies are being applied in different research lines in Agroforestry Engineering aimed at advancing in the modeling of biophysical parameters in order to improve the productivity. In this study, low-cost and close range photogrammetry has been used in different agroforestry scenarios to solve identified gaps in the results and improve procedures and technology hitherto practiced in this field. Photogrammetry offers the advantage of being a non-destructive and non-invasive technique, never changing physical properties of the studied element, providing rigor and completeness to the captured information. In this PhD dissertation, the following contributions are presented divided into three research papers: • A methodological proposal to acquire georeferenced multispectral data of high spatial resolution using a low-cost manned aerial platform, to monitor and sustainably manage extensive áreas of crops. The vicarious calibration is exposed as radiometric calibration method of the multispectral sensor embarked on a paraglider. Low-cost surfaces are performed as control coverages. • The development of a method able to determine crop productivity under field conditions, from the combination of close range photogrammetry and computer vision, providing a constant operational improvement and a proactive management in the crop monitoring. An innovate methodology in the sector is proposed, ensuring flexibility and simplicity in the data collection by non-invasive technologies, automation in processing and quality results with low associated cost. • A low cost, efficient and accurate methodology to obtain Digital Height Models of vegatal cover intended for forestry inventories by integrating public data from LiDAR into photogrammetric point clouds coming from low cost flights. This methodology includes the potentiality of LiDAR to register ground points in areas with high density of vegetation and the better spatial, radiometric and temporal resolution from photogrammetry for the top of vegetal covers.

[ES]Desde finales del siglo XX se están aplicando Geotecnologías en diferentes líneas de investigación en Ingeniería Agroforestal orientadas a avanzar en la modelización de parámetros biofísicos con el propósito de mejorar la productividad. En este estudio se ha empleado fotogrametría de bajo coste y rango cercano en distintos escenarios agroforestales para solventar carencias detectadas en los resultados obtenidos y mejorar los procedimientos y la tecnología hasta ahora usados en este campo. La fotogrametría ofrece como ventaja el ser una técnica no invasiva y no destructiva, por lo que no altera en ningún momento las propiedades físicas del elemento estudiado, dotando de rigor y exhaustividad a la información capturada. En esta Tesis Doctoral se presentan las siguientes contribuciones, divididas en tres artículos de investigación: • Una propuesta metodológica de adquisición de datos multiespectrales georreferenciados de alta resolución espacial mediante una plataforma aérea tripulada de bajo coste, para monitorizar y gestionar sosteniblemente amplias extensiones de cultivos. Se expone la calibración vicaria como método de calibración radiométrico del sensor multiespectral embarcado en un paramotor empleando como coberturas de control superficies de bajo coste. • El desarrollo de un método capaz de determinar la productividad del cultivo en condiciones de campo, a partir de la combinación de fotogrametría de rango cercano y visión computacional, facilitando una mejora operativa constante así como una gestión proactiva en la monitorización del cultivo. Se propone una metodología totalmente novedosa en el sector, garantizando flexibilidad y sencillez en la toma de datos mediante tecnologías no invasivas, automatismo en el procesado, calidad en los resultados y un bajo coste asociado. • Una metodología de bajo coste, eficiente y precisa para la obtención de Modelos Digitales de Altura de Cubierta Vegetal destinados al inventario forestal mediante la integración de datos públicos procedentes del LiDAR en las nubes de puntos fotogramétricas obtenidas con un vuelo de bajo coste. Esta metodología engloba la potencialidad del LiDAR para registrar el terreno en zonas con alta densidad de vegetación y una mejor resolución espacial, radiométrica y temporal procedente de la fotogrametría para la parte superior de las cubiertas vegetales.