Estimación de parámetros dendrométricos utilizando datos LiDAR para el manejo de explotaciones de almendro (Prunus dulcis Miller)

Abstract

[ES] La aplicación de herramientas para optimizar el mantenimiento y la gestión, reducir costes y maximizar beneficios en las plantaciones de árboles frutales constituye un ámbito de investigación de gran interés científico. En este sentido, el desarrollo de nuevas tecnologías de observación terrestre como la tecnología LiDAR podría predecir inputs necesarios (agua, fertilizantes y plaguicidas) y outputs (producción y residuos), lo que permitiría una gestión global y la optimización logística en mano de obra, maquinaria, y transporte de productos. En el sistema LiDAR áereo los datos son registrados a partir de un sensor aereotransportado y han sido muy utilizados, entre otros, en el ámbito agrario para estimar variables dasométricas y ambientales. A partir de esta información es posible obtener parámetros geométricos y estructurales directos de la vegetación como altura, superficie de ocupación y otros indirectos como biomasa y volumen a partir de datos LiDAR. Los sistemas LiDAR aéreos presentan la ventaja de cubrir mayor superficie terrestre y permiten registrar con precisión las partes elevadas de los árboles. El objetivo de este trabajo es comparar y estimar los parámetros altura total y de copa, diámetro de tronco y la biomasa de árbol entero de almendros mediante datos LiDAR. Para ello, se aplicarán diferentes algoritmos que permitan extraer las copas de los árboles y las alturas totales y de copa. A partir de estos parámetros se estimará el diámetro de tronco y la biomasa del árbol entero, datos con los que se podrá establecer un óptimo de manejo de la explotación de almendros y mejorar las estimaciones de producción de cosecha. De esta forma, a partir de los resultados obtenidos se puede concluir que con esta tecnología se puede calcular la altura de los árboles y su área transversal de copa, además de poder individualizar totalmente la información para cada árbol y poder tener un registro del mismo. De esta forma, sería posible su aplicación como herramienta en el manejo de explotaciones agrícolas en aquellas técnicas de cultivo que requieran del conocimiento de estas variables para su mejor desarrollo.

[EN] The application of tools to optimize maintenance and management, reduce costs and maximize benefits in fruit tree plantations is a field of research of great scientific interest. In this sense, the development of new terrestrial observation technologies such as LiDAR technology could predict necessary inputs (water, fertilizers and pesticides) and outputs (production and waste), which would allow global management and logistics optimization in labor, machinery, and transportation of products. In the aerial LiDAR system, data is recorded from an airborne sensor and has been widely used, among others, in the agricultural field to estimate dasometric and environmental variables. From this information it is possible to obtain direct geometric and structural parameters of the vegetation such as height, occupation surface and other indirect ones such as biomass and volume from LiDAR data. Aerial LiDAR systems have the advantage of covering more land area and allow accurate registration of the elevated parts of trees. The objective of this work is to compare and estimate the parameters total height and crown, trunk diameter and almond tree whole biomass using LiDAR data. To do this, different algorithms will be applied to extract the treetops and the total and canopy heights. Based on these parameters, the diameter of the trunk and the biomass of the entire tree will be estimated, data with which an optimum management of the almond tree exploitation can be established and the harvest production estimates can be improved. In this way, from the results obtained, it can be concluded that with this technology the height of the trees and their transverse canopy area can be calculated, in addition, it can be able to individually identify the information for each tree and the chance to record it. In this way, it would be possible to apply it as a tool in the management of agricultural holdings in those cultivation techniques that require knowledge of these variables for their correct execution.