El equipo eligió UgCS y su herramienta Circlegrammetry para realizar misiones de vuelo orbital automatizadas alrededor de secciones individuales de vides con un dron DJI Mavic 3 Multispectral.
El desafío de la investigación: la oclusión de la copa del viñedo
Las copas de los viñedos ocultan lo que sucede en la base de las vides, lo que genera oclusión de datos. Los estudios fotogramétricos tradicionales desde arriba capturan la salud de la copa, pero pasan por alto las partes inferiores de la planta donde se desarrollan patrones de crecimiento críticos.
Para construir modelos 3D precisos con datos multiespectrales en todos los niveles de la vid, los investigadores necesitaban:
- Trayectorias de vuelo circulares automatizadas alrededor de las áreas objetivo
- Ángulos de cámara y superposición consistentes para la reconstrucción 3D
- Captura de datos multiespectrales durante toda la órbita
- Misiones repetibles para realizar un seguimiento de los cambios a lo largo del tiempo
- Control preciso de altitud y velocidad para una calidad de datos uniforme
El vuelo manual no era viable. Las órbitas requerían un posicionamiento exacto, una velocidad constante y un control coordinado de la cámara para generar la densidad de nube de puntos necesaria para la reconstrucción mediante Gaussian splatting.
La solución: UgCS Circlegrammetry para la investigación en agricultura de precisión
UgCS Circlegrammetry utiliza patrones de vuelo circulares automatizados para realizar eficazmente un escaneo oblicuo de un área de mapa seleccionada. El equipo lo utilizó para orbitar secciones de vides a múltiples altitudes y ángulos, capturando imágenes desde todos los lados.
Características clave utilizadas:
- Herramienta Circlegrammetry para órbitas automatizadas de 360 grados con radio y altitud ajustables
- Compatibilidad con DJI Mavic 3 Multispectral para la captura simultánea de bandas RGB y multiespectrales
- Planificación de misiones desde escritorio para un control preciso de los parámetros antes de ir al campo
- Trayectorias de vuelo repetibles para realizar un seguimiento del desarrollo de la vid a lo largo de las temporadas de cultivo
- UgCS Open (versión gratuita) para probar y validar la metodología
Las misiones circulares capturan la estructura de la vid desde ángulos que el mapeo cenital no puede alcanzar. Combinado con sensores multiespectrales, esto revela cómo la penetración de la luz, el riego y otros factores afectan el crecimiento en los diferentes niveles del dosel.
Resultados de la investigación: Gestión del rebufo de las hélices del dron en el mapeo a baja altitud
Las misiones de "circlegrametría" proporcionaron la cobertura de 360 grados que el equipo necesitaba, pero los vuelos a baja altitud presentaron un problema inesperado. El rebufo de los rotores (prop wash) al volar cerca de las vides generó desenfoque por movimiento en las imágenes capturadas, lo que impidió la reconstrucción de alta calidad mediante Gaussian splatting 3D que requería la investigación.
El equipo está perfeccionando su enfoque. Los próximos vuelos probarán mayores altitudes con ángulos de cámara ajustados para mantener el detalle evitando la interferencia del rebufo. Una opción que se está considerando es el uso de un teleobjetivo a mayor altitud para preservar la distancia de muestreo del suelo sin la perturbación aerodinámica.
Fase de invierno: mapeo de la estructura de la vid en estado latente
Durante la temporada de latencia, cuando caen las hojas, el equipo planea inspeccionar los sarmientos expuestos para identificar problemas de salud estructural. Con más de 200 000 cepas individuales en el viñedo, la inspección manual no es viable. Los levantamientos con drones pueden identificar sistemáticamente las vides con problemas estructurales que requieren reemplazo antes de la próxima temporada de cultivo.
Resultados actuales:
- Validación de trayectorias de vuelo circulares automatizadas para la investigación en viñedos
- Identificación de limitaciones de altitud debido a los efectos del rebufo de las hélices
- Establecimiento de una metodología repetible para probar diferentes parámetros de vuelo
- Demostración de la escalabilidad en grandes áreas de viñedos
Los resultados iniciales revelaron limitaciones reales que no eran evidentes durante la planificación. El equipo cuenta ahora con un camino claro para lograr la calidad de datos que exige su investigación.
Especificaciones técnicas
Plataforma UAV: DJI Mavic 3 Multispectral (Mavic 3M)
Software de planificación de vuelo: UgCS Enterprise (usando UgCS Open para pruebas iniciales)
Tipo de misión: UgCS Circlegrammetry (órbitas circulares automatizadas)
Tipo de datos: RGB + bandas multiespectrales
Procesamiento 3D: Reconstrucción mediante 3D Gaussian splatting y generación de nube de puntos
Institución: Universidad de California en San Diego
Aplicación: Investigación en agricultura de precisión
Metodología: Vuelos orbitales a múltiples altitudes para capturar la compleja geometría de la vid para su reconstrucción en 3D
Investigación y desarrollo en curso
El equipo de la UC San Diego continúa desarrollando esta metodología a lo largo de varias temporadas de cultivo. El proyecto sigue activo y los investigadores están ampliando la recopilación de datos a diferentes parcelas de viñedos y perfeccionando sus técnicas de reconstrucción 3D.
El trabajo actual incluye probar diferentes parámetros de órbita para varios tipos de vid, comparar datos multiespectrales de diferentes posiciones del dosel y validar el enfoque de Gaussian splatting frente a mediciones reales sobre el terreno. El equipo también está explorando cómo los cambios temporales capturados a través de misiones repetidas de Circlegrammetry pueden predecir los resultados de la cosecha.
El equipo de investigación trabaja en estrecha colaboración con UgCS para optimizar los parámetros de vuelo para aplicaciones de investigación agrícola. Esta colaboración ayuda a perfeccionar tanto la metodología de recopilación de datos como las herramientas de software que la respaldan. A medida que avance el proyecto, los hallazgos servirán para establecer las mejores prácticas para levantamientos agrícolas con drones desde múltiples ángulos y contribuirán a la investigación en viticultura de precisión.
Las futuras fases del proyecto ampliarán el enfoque a áreas de viñedos más grandes e investigarán si las mismas técnicas se pueden aplicar a otros tipos de cultivos donde la estructura del dosel afecta el crecimiento y el rendimiento.
Este tipo de captura multiespectral desde múltiples ángulos abre nuevas posibilidades para comprender la salud de la vid, los patrones de crecimiento y la respuesta a las prácticas de manejo. La naturaleza continua de la investigación significa que la metodología seguirá evolucionando en función de los resultados reales en el campo y los perfeccionamientos en el procesamiento.
Pruebe UgCS Circlegrammetry para sus proyectos de investigación agrícola o de monitoreo comercial de viñedos.