Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos

TRABAJO FIN DE GRADO COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE CÁLCULO DE VOLÚMENES DE COPA DE NARANJOS Autor: Victoria Mª Medina Ramírez Tutores: Dr. Antonio Miguel Pérez Romero Dr. Antonio Rodríguez Lizana Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica. Sevilla, Enero de 2018 TRABAJO FIN DE GRADO COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE CÁLCULO DE VOLÚMENES DE COPA DE NARANJOS Autor: Fdo.: Victoria Mª Medina Ramírez Tutores: Fdo.: Antonio Miguel Pérez Romero Fdo.: Antonio Rodríguez Lizana Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica. Sevilla, Enero de 2018 “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica I “La permanencia, la perseverancia y la persistencia a pesar de todos los obstáculos, desánimo e imposibilidades: es entre todas las cosas lo que distingue al alma fuerte de los débiles.” Thomas Carlyle Agradecimientos Quiero agradecer en primer lugar a mi familia, especialmente a mis padres y mi hermana, los cuales han sido un pilar muy importante a lo largo de toda mi vida y que sin ellos nunca hubiera llegado a conseguir mis objetivos, por esas caídas que he tenido a lo largo de este viaje, pero que no sé cómo siempre me hacíais ver el porqué de todo. Gracias y mil gracias por ayudarme a ser la persona tan exigente, perseverante y luchadora que soy hoy en día. A mi pareja por estar hay tanto en las buenas como en las malas, por esas horas, días de ausencia, de agobios y bajones. Gracias por la paciencia y el apoyo que siempre me has dado en todas mis decisiones. Finalmente, y no por ello menos importante, quiero agradecer a mis tutores por darme la oportunidad de poder haber realizado este proyecto, por su paciencia, disposición y consejos para que este saliera adelante. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica I INDICE 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 1 1.1. Objetivos ...................................................................................................................... 2 2. ANTECEDENTES .............................................................................................................. 3 2.1. Emplazamiento ............................................................................................................ 3 2.2. ¿Qué se entiende por Fotogrametría? ....................................................................... 3 2.3. Principios generales de la Fotogrametría .................................................................. 5 2.4. Contexto histórico de la Fotogrametría ..................................................................... 5 2.4.1. Etapa gráfica (1600 a 1900) ................................................................................. 7 2.4.2. Etapa analógica (1900 a 1960) ............................................................................ 8 2.4.3. Etapa analítica (1960 a 1990) .............................................................................. 9 2.4.4. Etapa digital (1990 a la Actualidad) .................................................................. 10 2.5. Clasificación de la Fotogrametría ............................................................................ 12 2.6. Método de Volumen de Elipsoide (VMI o VME ) .................................................. 13 2.7. Método de Volumen de la Silueta del Árbol (VTS) ................................................ 14 2.8. Método de Volumen medio (MV) ............................................................................ 16 3. MATERIALES UTILIZADOS Y OBJETIVO DE ESTUDIO ..................................... 17 3.1. Cámara fotográfica ................................................................................................... 17 3.2. Jalones ........................................................................................................................ 17 3.3. Software ..................................................................................................................... 18 3.4. Hardware ................................................................................................................... 23 3.5. Elementos auxiliares. ................................................................................................ 24 3.6. Objeto de estudio ....................................................................................................... 25 4. METODOLOGÍA ............................................................................................................. 26 4.1. TOMA DE DATOS Y TRABAJO DE CAMPO ..................................................... 26 4.1.1. Toma de datos para el método del elipsoide. ..................................................... 26 4.1.2. Toma de datos para el método Volumen Medio. ............................................... 28 4.1.3. Toma de Fotografías .......................................................................................... 29 4.2. Trabajo de Gabinete ................................................................................................... 32 4.2.1. Trabajo con el Agisoft Photoscan ...................................................................... 32 4.2.1.1. Carga y orientación de fotografías ........................................................... 33 4.2.1.2. Creación de nube de puntos densa ........................................................... 35 4.2.1.3. Creación de la malla .................................................................................. 39 “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica II 4.2.1.4. Creación de la textura ............................................................................... 41 4.2.2. Trabajo con AutoCAD ........................................................................................ 43 4.2.2.1. Cálculo del volumen con AutoCAD Civil 3D por el método de la silueta. 43 4.2.2.2. Mejora del planteamiento del método de la silueta. .................................. 60 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ....................................................................................... 61 6. CONCLUSIONES ............................................................................................................. 68 7. FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN .................................................................. 69 8. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................... 70 9. ANEJOS ............................................................................................................................. 73 Anejo 1: Características de la cámara Canon EOS 1100D. .............................................. 73 Anejo 2: Tabla de datos tomados en campo para el método manual del elipsoide y volumen medio. ...................................................................................................................... 76 Anejo 3: Tabla de datos de los volúmenes calculados con el método de la silueta. ......... 78 Anejo 4: Tabla de datos de los volúmenes en la mejora del método de la silueta............ 79 Anejo 5: Mapas de situación de la finca para la toma de datos en campo. ...................... 79 “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica III INDICE DE FIGURAS Figura 1: Emplazamiento de la Finca “Los Naranjales”. .............................................................. 3 Figura 2: Fotografía del primer fototeodolito, construido por Aimé Laussedat en el año 1850. .. 6 Figura 3:Esquema de las etapas de la fotogrametría. .................................................................... 6 Figura 4:Fotografía del ingeniero francés Aimé Laussedat, considerado como el fundador de la fotogrametría. ................................................................................................................................ 7 Figura 5: Fotografía de un Estereocomparador creado por C. Pulfich. ......................................... 8 Figura 6:Fotografía de un restituidor analógico creado en 1957. .................................................. 9 Figura 7:Fotografía de un ordenador de mesa. ............................................................................ 10 Figura 8:Esquema de la clasificación de la fotogrametría. ......................................................... 12 Figura 9:Dibujo del método del elipsoide ................................................................................... 14 Figura 10: Captura de pantalla de la captura de imágenes en un árbol para el método de la silueta. ..................................................................................................................................................... 15 Figura 11:Captura de pantalla del revolucionado para el método de la silueta. .......................... 15 Figura 12:Dibujo de la disposición de los jalones para el método de medición manual del Volumen Medio. ......................................................................................................................................... 16 Figura 13: Cámara fotográfica modelo Canon EOS 1100D. ....................................................... 17 Figura 14: Fotografía de varios jalones. ...................................................................................... 18 Figura 15:Fotografía del programa Agisoft Photoscan. .............................................................. 19 Figura 16: Toma de fotografías correcta y errónea en una Fachada para el método de Fotogrametría. ............................................................................................................................. 21 Figura 17:Toma de fotografías correcta y errónea del interior de un lugar para el método de Fotogrametría. ............................................................................................................................. 21 Figura 18: Toma de fotografías correcta y errónea en un objeto aislado para el método de Fotogrametría. ............................................................................................................................. 22 Figura 19:Fotografía del programa AutoCAD Civil 3D. ............................................................ 22 Figura 20: Fotografía del programa Adobe Acrobat. .................................................................. 23 Figura 21: Fotografía de distintas cintas de balizar. .................................................................... 25 Figura 22:Fotografía tomada en la finca “Los Naranjales”. ........................................................ 25 Figura 23: Dibujo la medición del método manual del elipsoide. ............................................... 27 Figura 24: Fotografía tomada en la finca “Los Naranjales”. ....................................................... 27 Figura 25:Dibujo de la disposición de los jalones para el método de medición manual del Volumen Medio. ......................................................................................................................................... 28 Figura 26:Fotografía tomada en la finca “Los Naranjales”. ........................................................ 29 Figura 27: Dibujo de la disposición de la cámara fotográfica para el método de medición SFM. ..................................................................................................................................................... 30 Figura 28: Fotografía tomada en la finca “Los Naranjales” ........................................................ 30 Figura 29: Fotografía tomada en la finca “Los Naranjales”. ....................................................... 31 Figura 30:Dibujo de la disposición de los jalones y de la cámara fotográfica para el método de medición de la silueta. ................................................................................................................. 31 Figura 31: Captura de pantalla del menú "Flujo de trabajo". ...................................................... 33 Figura 32: Captura de pantalla de la carga de imágenes en Photoscan. ...................................... 34 Figura 33:Captura del espacio de trabajo(izquierda) y captura de pantalla de las imágenes en miniaturas de las imágenes cargadas(derecha). ........................................................................... 34 “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica IV Figura 34:Capturas de pantalla del Proceso de "Orientación de fotos"(Arriba a la derecha), características para generar la orientación (Arriba a la izquierda) y posición de la cámara y nube de punto dispersa (Abajo en el centro). ....................................................................................... 35 Figura 35: Captura de pantalla de la edición de la nube de puntos densa, donde captura 1 es "Opción de redimensionar la región", captura 2 "Opción de rotar la región", captura 3"Opción de girar objetos" y captura 4 "Modelo en edición". ......................................................................... 36 Figura 36: Captura de pantalla de pasos a seguir para crear la nube de puntos densa, a la izquierda "selección del proceso" y a la derecha "elección de la calidad del proceso". ............................. 37 Figura 37: Captura de pantalla del modelo en edición, donde en la izquierda se encuentra el cuatro de opción y el modelo en edición con "la nube de puntos dispersa" y a la derecha se encuentra la opción y modelo en edición de "la nube de puntos densa". ........................................................ 37 Figura 38: Capturas de pantalla de la Herramienta de selección, de arriba hacia abajo; "selección rectangular y modelo en edición", "selección circular y modelo en edición" y "selección libre y el modelo en edición". ..................................................................................................................... 38 Figura 39: Captura de imagen de borrado y cortado de la nube de puntos densa; modelo en edición (Izquierda) y opciones de borrado (derecha). .............................................................................. 39 Figura 40: Captura de pantalla del proceso de creación de la malla, "Selección de opciones, creación malla"(izquierda) y "Selección del tipo de superficie"(derecha). ................................. 40 Figura 41: Captura de pantalla del proceso de creación de la malla, "Selección de los datos de la fuente"(izquierda) y "selección del número de caras del modelo" (derecha). ............................. 40 Figura 42: Captura de pantalla del proceso de creación de la textura; "Selección de la opción crear textura"(Izquierda) y "Opciones para crear la textura" (Derecha). ............................................. 41 Figura 43: Captura de imagen de la elección del "Modo de mapeado" para la creación de la textura. ..................................................................................................................................................... 41 Figura 44: Captura de pantalla de elección del "Modo de mezcla" en la creación de la textura. 42 Figura 45: Captura de pantalla de "Opciones Avanzados" para la creación de la textura. .......... 42 Figura 46:Captura de pantalla de la Opción para insertar la imagen en el programa, cuadro del proceso de "inserción de la imagen" (Izquierda) y cuadro de "enlazar la imagen" (Derecha). ... 44 Figura 47: Captura de pantalla de uno de los árboles medidos con una toma de puntos en un jalón para realizar la escala de la imagen. ............................................................................................ 44 Figura 48: Captura de pantalla de los procesos a seguir para escalar una imagen: 1 Opción del comando "ESCALA"; 2 Opción del comando "Designar objetos"; 3Opción del comando "Precise punto base" y 4 Opción para designar el "Punto base". .............................................................. 45 Figura 49: Captura de pantalla de los pasos a seguir para realizar la escala de la imagen. ......... 46 Figura 50: Captura de pantalla de la precisión de la medida conocida en el proceso de escalar la imagen. ........................................................................................................................................ 47 Figura 51: Captura de pantalla del proceso de realización del eje del árbol. .............................. 48 Figura 52: Captura de pantalla de ejemplo de organización de distintas capas. ......................... 48 Figura 53: Captura de pantalla de la herramienta "Propiedades de capa". .................................. 49 Figura 54: Captura de pantalla del "Administrador de propiedades de las capas". ..................... 49 Figura 55: Captura de pantalla de cómo se crea una nueva capa y como se modifica una existente. ..................................................................................................................................................... 50 Figura 56: Captura de pantalla de la creación de la silueta del árbol. ......................................... 50 Figura 57: Captura de pantalla de la polilínea cerrada de nuestra silueta del árbol. ................... 51 Figura 58: Captura de pantalla de los pasos a seguir para crear un contorno, 1 es el comando "POLCONT" y el 2 el cuadro de dialogo para crear el contorno. ............................................... 52 Figura 59: Captura de pantalla de la imagen de la creación de la nueva silueta. ........................ 52 “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica V Figura 60: Captura de pantalla de la imagen de la nueva silueta creada y todos los elementos de nuestro diseño. ............................................................................................................................. 53 Figura 61: Captura de pantalla de la copia de elementos. ........................................................... 54 Figura 62: Captura de pantalla de la barra de herramienta para realizar un revolucionado. ....... 55 Figura 63: Captura de pantalla del proceso de creación de una figura de revolución. ................ 55 Figura 64:Captura de pantalla del proceso de creación de una figura de revolución. ................. 56 Figura 65. Captura de pantalla de la figura revolucionada en vista 3D ...................................... 56 Figura 66: Captura de pantalla del cálculo de volumen escribiendo el comando. ...................... 57 Figura 67:Captura de pantalla del cálculo del volumen mediante el icono. ................................ 58 Figura 68: Imagen de la distorsión creada con una cámara fotográfica. ..................................... 59 Figura 69: Captura de pantalla de la figura creada con cinco puntos en la silueta inicial. .......... 60 Figura 70: Captura de pantalla de todas las siluetas creadas. ...................................................... 60 Figura 71: Captura de pantalla del resultado de la orientación de las imágenes de los naranjos. 61 Figura 72: Captura de pantalla de la orientación del ejemplo del naranjo. ................................. 62 Figura 73:Histogramas de los dos métodos de medición de volumen empleado. Arriba "histograma a" y debajo "Histograma b". ................................................................................... 64 Figura 74:Valores de los coeficientes de correlación lineal de Pearson. .................................... 66 Figura 75: Captura de pantalla del modelo digital de naranjos realizado mediante un “DRON”. ..................................................................................................................................................... 69 “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica VI INDICE DE TABLAS Tabla 1: Requisitos de solape de las imágenes dependiendo del tipo de terreno y de la forma de captura. ........................................................................................................................................ 20 Tabla 2:Exigencias de memoria RAM en función del número de fotografías y la calidad del modelo. ........................................................................................................................................ 23 Tabla 3:Número de fotografías y tiempo empleado respecto al método utilizado. ..................... 32 Tabla 4: Parámetros medidos y calculados en los ensayos. ........................................................ 63 Tabla 5: Valores de los coeficientes de correlación lineal de Pearson. ....................................... 65 Tabla 6: El decrecimiento del volumen de copa medidos según el método de la silueta en función del incremento del número de puntos. ........................................................................................ 67 Tabla 7: Tiempos empleados en gabinete utilizados para la definición de los contornos. .......... 67 “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 7 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica 2.4.1. Etapa gráfica (1600 a 1900) En 1636 Girad Desargues publicó su primer libro con el objetivo de sentar las bases de la geometría proyectiva. En 1726, con anterioridad al nacimiento de la fotografía, Capellar traza una carta del macizo de Pilates, partiendo de perspectivas dibujadas a mano. Hasta el año 1759 el matemático de origen alemán Johann Heinrich Lambert en su obra “perspectiva libre”, donde desarrolla el procedimiento sistemático para la transformación de una perspectiva y se realizan aplicaciones aisladas tales como el levantamiento de cartas de costas (web es.slideshare.net, 2012). Posteriormente en 1816, Nicéphoro Niépce logra imágenes sobre papel mediante la cámara obscura, y en 1839, François Arago después de que Faguerre hace público el invento de la fotografía, inmediatamente piensa en utilizar el descubrimiento en los levantamientos topográficos (web es.slideshare.net, 2012). Es necesario esperar hasta el siglo XIX para que el Ingeniero Francés Aimé Lausedat (1819-1904), quién se consideró el fundador de la fotogrametría (figura 4), a la que designo metofotografía, crea entre el año 1851 y 1857, el primer instrumento apropiado para los levantamientos fotogramétricos y el primer método de restitución por intersecciones, que es un procedimiento gráfico en el que es necesario conocer la posición desde la que se han tomado las fotografías y las direcciones de los ejes ópticos de la cámara en cada estación(web es.slideshare.net, 2012). Figura 4:Fotografía del ingeniero francés Aimé Laussedat, considerado como el fundador de la fotogrametría. Fuente: (Imágenes Google, 2017). En 1867, el arquitecto alemán Albrecht Meydenbauer completó el primer registro fotogramétrico de un monumento arquitectónico, y en 1885 instauró el primer instituto fotogramétrico (Sánchez Sobrino, J.A., 2006-2007). “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 8 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica 2.4.2. Etapa analógica (1900 a 1960) Ciclo que se inicia con dos inventos importantísimos, por un lado, la estereoscopia 8 dando origen a la estereofotogrametría 9 y por otro lado el invento de plataformas adecuadas para los sensores (cámaras) como los zeppelines y el aeroplano. En 1892 F. Stolze propone el llamado principio de la marca flotante, como una forma de medir y trazar, ya que permitía la identificación estereoscópica de puntos homólogos de un par de fotos. En 1903, los hermanos Wright descubren el aeroplano, con lo que el uso de fotografías obtenidas desde este se popularizó en los trabajos de topografía. Un poco más tarde en 1909 un oficial del ejército, R. Von Orel, modificaría el estereocomparador 10 de C. Pulfrich (Figura 5) añadiéndole una especie de reglas metálicas complementarias, lo que permitió trazar automáticamente las curvas de nivel, mientras se las iba recorriendo virtualmente. A partir de entonces la estereofotogrametría terrestre logró su máximo desarrollo, aplicándose con un rotundo éxito para levantamientos topográficos tanto a pequeña como a gran escala (Ruíz Morales, M., 2003). Figura 5: Fotografía de un Estereocomparador creado por C. Pulfich. Fuente: (Imágenes Google 2017). 8 La estereoscopia se define como cualquier técnica capaz de recoger información visual tridimensional y/o crear la ilusión de profundidad mediante una imagen 3D. Muchas pantallas 3D utilizan este método para transmitir imágenes. 9 La estereofotogrametría se puede definir como la construcción de un modelo tridimensional basado en las posiciones de los puntos reconocibles o puntos de referencia en varias fotografías diferentes. 10 El monocomparador o estereocomparador, se define de la misma manera como aparato de gran precisión usado en la elaboración de planos a partir de fotografías, con el que se determinan con exactitud la situación de puntos topográficos. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 9 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica 2.4.3. Etapa analítica (1960 a 1990) Aparece en 1957 como un desarrollo natural de la interrelación entre los aparatos restituidores analógicos (Figura6) y el surgimiento de los ordenadores. En ella, los componentes electrónicos sustituyen a los componentes mecánicos, donde la toma de información es analógica y el modelado geométrico es matemático. Mediante el uso de un monocomparador o de un estereocomparador integrado en el restituidor, se miden las coordenadas x e y de los puntos pertinentes de las fotografías, coordenadas que son procesadas por los programas del ordenador del sistema. Este realiza el procesamiento de la orientación interior y exterior en forma analítica y procesa el levantamiento de la información del modelo que realiza el operador, para llevarla a su correcta posición ortogonal, y finalmente almacenarla en una base de datos tipo CAD (Jauregui, L.,2006). En 1953 el norteamericano Dr. Helmut Schmidt, establece las bases matemáticas de la fotogrametría analítica, permitiendo resolver las ecuaciones fotogramétricas mediante matrices e incluyendo múltiples imágenes y analizando la propagación de errores. Más tarde, en 1957 el profesor Uki Heleva idea la restitución digital, proponiendo los principios para la construcción del restituidor analítico (Figura 6), el cual tenía como base el restituidor analógico de la etapa anterior, pero al que se le habían sustituido los componentes ópticomecánicos por servomecanismos 11 (Konecny, G., 2014). Figura 6:Fotografía de un restituidor analógico creado en 1957. Fuente: (Imágenes Google 2017). 11 Servomecanismos se define como sistema electromecánico que se regula por sí mismo al detectar un error entre su propia actuación real y la deseada. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 10 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica 2.4.4. Etapa digital (1990 a la Actualidad) Esta etapa surge como consecuencia del gran desarrollo de los sistemas informáticos, que permitió realizar todos los procesos fotogramétricos mediante el uso de ordenadores (Figura 7). En dicha etapa crecen las posibilidades de explotación de las imágenes, a la vez que se simplifican las tecnologías, permitiendo con ello la generación automática de modelos de elevación del terreno, ortofotos y estereortografias 12 , generación y visualización de modelos tridimensionales etc. Podemos decir que la fotogrametría digital surge en 1990 cuando se utilizan imágenes, como fuente primaria para la obtención de datos, procedentes de una cámara digital o imágenes analógicas digitalizadas a través de un escáner fotogramétrico de precisión (Jauregui, L., 2006). Figura 7:Fotografía de un ordenador de mesa. Fuente: (Imágenes Google 2017). Los avances que se han producido en el terreno de la informática a finales del siglo XX y la aparición de las cámaras digitales han permitido que la fotogrametría alcance la importancia que tiene hoy en día. 12 Estereografías se puede definir como la técnica de representación de los cuerpos sólidos proyectados en un plano. Imagen producida por la técnica de estereograma, que es representación en relieve de un cuerpo sólido. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 11 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Con el desarrollo en hardware y software, ha salido al mercado una gran cantidad de software fotogramétrico, desde código abierto hasta los más sofisticados que tienen su licencia libre y una para profesionales, entre ellos podemos citar: Arc3D, Acute3D, Autodesk 123D Catch, Insight 3D, Bundler, PMVS2, FIT3D, VisualSFM, Hypr3D, APERO, 3DSOM, Photoscan, PhotoBuilder, Photomodeler, etc. En la actualidad, la última tendencia en la obtención de imágenes 3D a partir de fotografías es el empleo de SFM (del inglés, Structure from Motion) que, aunque se inspira en la fotogrametría, procede del mundo de la visión artificial y permite realizar modelos 3D a partir de colecciones de imágenes no estructuradas, sin cámaras calibradas, e incluso usar distintas cámaras, por lo cual se propone como una estrategia más polivalente y robusta que la fotogrametría (Pérez Romero, A.M. ,2016 ). La técnica Structure from Motion (SFM) es considerada como un método fotogramétrico automatizado de alta resolución y bajo coste en relación con otras técnicas. Este método se basa en los mismos principios que la fotogrametría estereoscópica clásica, es decir, que la estructura en 3D se puede resolver a partir de una superposición de imágenes ópticas obtenidas desde distintos puntos de vista. Sin embargo, el SFM tiene sus orígenes en el campo de la visión artificial y el desarrollo de los algoritmos automáticos de correlación automática de imágenes (CAI) y difiere fundamentalmente de la fotogrametría convencional, en que la geometría de la escena, las posiciones de cámara y la orientación y deformaciones de la misma se resuelven mediante cálculos por ordenador, como es el caso de este proyecto utilizando el software Agisoft Photoscan. No obstante, la calibración de la cámara es recomendable, en caso de que nuestro trabajo requiera de gran precisión, por lo cual se propone como una estrategia más polivalente, robusta y barata que la fotogrametría tradicional o los sistemas más modernos como pueden ser los scanners basados en la tecnología LIDAR 13 (Adrián Riquelme, M.C. et al, 2016). El resultado de un proceso de fotogrametría o SFM es en primera instancia una nube de puntos discreta, la cual puede variar en densidad en función de las correspondencias detectadas entre imágenes. Estas nubes son el resultado de lo que se conoce como ajuste Bundler que permite realizar la recolocación espacial tanto de una serie de puntos coincidentes entre imágenes como de las posiciones de las cámaras que tomaron dichas imágenes respecto a la escena. 13 LIDAR son las siglas de Light Detection and Ranging. Es la tecnología en la que están basados los scanners laser que se utilizan para generar nubes de puntos. Es una herramienta muy precisa, sin embargo, su alto coste hace que sea poco accesible para cualquier usuario. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 12 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Dichos puntos, en el caso del SFM son detectados automáticamente mediante lo que se conoce como el proceso SIFT o Scale-Invariant Feature Transform (Pérez Romero, A.M. ,2016). 2.5. Clasificación de la Fotogrametría La fotogrametría se puede clasificar según el tipo de fotografía y según el tipo de tratamiento que se le aplica, como se muestra en el esquema (Figura 8). Figura 8:Esquema de la clasificación de la fotogrametría. Fuente: (Apuntes de Fotogrametría de la Universidad Nacional del Nordeste). Por una parte, podemos clasificar la fotogrametría según el tipo de fotografía, que puede ser terrestre o aérea, donde la fotogrametría terrestre tiene su principal aplicación en la arquitectura y la arqueología y se basa en el principio de la toma de fotografías desde la tierra, como se hace habitualmente; donde la posición de la cámara y el objeto es perfectamente conocida y la fotogrametría aérea es la que utiliza fotografías aéreas, como su nombre indica, tomadas desde una cámara de toma de vistas, ubicada en una plataforma especial Avión o Dron (Universidad Nacional del Nordeste, 2011). Por otro lado, se puede clasificar la fotogrametría según el tipo de tratamiento que se le realice. En este caso se clasifica en tres tipos: fotogrametría analógica, analítica y digital. En primer lugar, la fotogrametría analógica se basa en la utilización de aparatos de restitución ópticos o mecánicos, donde el operador realizaba la alineación de las imágenes para crear un modelo estereoscópico “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 13 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica debidamente nivelado y escalado. Por otro lado, la colección de mapas, con información taquimetría 14 , se realizaba con el principio de la marca flotante o graficadoras basadas en este principio. En segundo lugar, la fotogrametría analítica se basará en la utilización de los restituidores analógicos y la incorporación de los ordenadores, agilizando los tiempos y logrando niveles de detalle de diferentes escalas, dando la posibilidad del vuelco de la información a programas del tipo CAD (Universidad Nacional del Nordeste, 2011). Por último, en tercer lugar, la fotogrametría digital que se basará en el uso de ordenadores y los programas o software aplicados, que darán origen a los modelos digitales del terreno en 3D, etc. 2.6. Método de Volumen de Elipsoide (VMI o VME ) El método de Volumen de Elipsoide es un método manual con el cuál se puede calcular el volumen de la copa de árboles aislados, tomando mediciones de la proyección del eje mayor de la copa, de su eje perpendicular y de la altura efectiva del árbol, entendida como la diferencia entre la altura del árbol y la de las ramas bajeras (Figura 9). Este método no es factible para todo tipo de árboles, ya que la copa del árbol debe ser de una forma parecida a un elipsoide, ya se logre esto de forma natural o mediante poda. Cuando ello no sea posible, en el caso de las coníferas, se utilizarán fórmulas alternativas para la determinación de los volúmenes buscados (Piñol y Martínez Vilalta, 2006). Un ejemplo en el que sería factible este método, serían en Olivar, la mayoría de los Cítricos, y algunos frutales con estas características. 14 La taquimetría se puede definir como la rama de la topografía centrada en el levantamiento de planos a través del taquímetro (un dispositivo que permite la medición de ángulos y distancias). Se considera a la taquimetría como un método para realizar mediciones con rapidez, aunque sin demasiada precisión. Por lo general se emplea en aquellas situaciones en las cuales, por sus características, resulta imposible emplear una cinta métrica. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 14 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 9:Dibujo del método del elipsoide Fuente: (Articulo “Towards an Optimized Method of Olive Tree Crown Volume Measurement”). Una vez recopilados todos los datos se puede calcular el volumen de la copa del árbol mediante la siguiente formula: 𝑉𝐸𝑙𝑖𝑝𝑠𝑜𝑖𝑑𝑒 = 4 3𝜋𝐸𝑎𝐸𝑏𝐸𝑐 (𝑚3) 2.7. Método de Volumen de la Silueta del Árbol (VTS) El método de cálculo del volumen por la Silueta del Árbol (VTS) consiste en la determinación del volumen del árbol por zonas delimitadas en las fotografías tomadas desde varias posiciones alrededor de un eje vertical en el centro del árbol revolucionando la silueta del contorno exterior respecto a dicho eje. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 15 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 10: Captura de pantalla de la captura de imágenes en un árbol para el método de la silueta. Fuente: (Articulo “Towards an Optimized Method of Olive Tree Crown Volume Measurement”). Se toman fotografías en la misma orientación que la utilizada en el método de Elipsoide (Figura 10), más otras cuatro giradas 45º, haciendo así un total de ocho capturas por árbol. Las fotografías son ajustadas en función de una referencia con medición conocida (como un jalón), en el software de procedimientos de las imágenes (En el presente proyecto el programa utilizado será AutoCAD Civil 3D). El software del programa digital elegido calculará automáticamente el volumen de la copa revolucionada. El volumen final de la copa del árbol será calculado con la media aritmética de los ocho volúmenes calculados como se muestra en la figura 11. Figura 11:Captura de pantalla del revolucionado para el método de la silueta. Fuente: (Miranda Fuentes, A., et, 2015). “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 16 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica 2.8. Método de Volumen medio (MV) El método de Volumen Medio es un método manual con el cuál se puede calcular el volumen de la copa de árboles aislados, tomando mediciones de ocho vértices, a lo largo de toda la circunferencia del árbol (Figura 12). Figura 12:Dibujo de la disposición de los jalones para el método de medición manual del Volumen Medio. En la figura 12 se puede observar un árbol, en el cual se ha dividido la circunferencia en ocho vértices, cada uno separado uno del otro por 45º, donde se mide el radio del árbol en cada uno de los ocho vértices. El volumen final de la copa del árbol será calculado con la media aritmética de los ocho vértices medidos con la siguiente fórmula: 𝑉𝑚 =1 𝑛 ∑𝑉𝑖 =𝑉1+𝑉2+⋯+𝑉𝑛 𝑛 (𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠) 𝑛 𝑖=1 “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 23 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Las interfaces de programación que admite AutoCAD son ActiveX Automation, VBA (Visual Basic® for Applications), AutoLISP, Visual LISP , ObjectARX y .NET. El tipo de interfaz que se utilice dependerá de las necesidades de la aplicación y de la experiencia en programación de cada usuario Adobe Acrobat (Figura 20): es un software gratuito para ver, editar, modificar e imprimir archivos en formato PDF. Cuenta con una opción de visualización de modelos 3D, lo cual lo hace muy útil, ya que es accesible a cualquier público, pues los ordenadores de hoy en día traen casi ya por defecto el Adobe Acrobat. Figura 20: Fotografía del programa Adobe Acrobat. Fuente: (Imágenes Google 2017). 3.4. Hardware Dado que los programas elegidos requieren de unos requisitos mínimos sobre todo de la memoria RAM, para el correcto funcionamiento de estos y para que el tiempo de procesado sea el mínimo, se han empleado dos tipos de ordenadores, uno de mesa para la utilización del Agisoft Photoscan y otro portátil para el resto de los programas. Para el Agisoft Photoscan se utilizó un ordenador de sobre mesa, ya que se requería una determinada memoria RAM para dicho programa como se puede observar en la tabla 2, donde se han fijado los cálculos para el programa Agisoft Photoscan, con fotografías tomadas con una resolución de 12 Mpx y tipo de superficie arbitraria. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 24 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Tabla 2:Exigencias de memoria RAM en función del número de fotografías y la calidad del modelo. Fuente: (Apuntes de Geomática “Fotogrametría y SFM”, 2017) El ordenador de sobremesa utilizado presenta las siguientes características: • Procesador: i7, 3.0 GHz Quad Core w/ Hyper-threading. • RAM: 32 Gb (hace poco se ha ampliado a 64 GB). • SO de 64 bit. • Disco duro para sistema operativo y programas: 500 GB SSD Drive. • Disco duro para almacenamiento: 3 TB HDD • Tarjeta gráfica: Nvidia GeForce GTX 680. • ATI Radeon 7850 con 2 GB de memoria. Para AutoCAD Civil 3D y el resto de los programas se ha utilizado un ordenador portátil de la marca Lenovo modelo ideapad 510 con las siguientes características: • Sistema operativo Windows 10. • Procesador Intel(R) Core™ i7-6500U. • Memoria RAM instalada 16.0 GB. • Disco duro para almacenamiento: 2TB • Tarjeta gráfica NVIDIA GeForce GT 940MX con 4 GB de memoria dedicada. 3.5. Elementos auxiliares. Puesto que se toman un número determinado de árboles en una parte de la finca para saber cuáles son, se ha utilizado como elemento auxiliar cinta de balizar de color rojo y blanco (Figura 21), para marcar los arboles de la finca que se han asignado para las mediciones de los distintos métodos utilizados para este proyecto. La cinta debe ser de un color visible y de un material que permita escribir en ella para numerar los árboles de las mediciones, lo que también será de utilidad para facilitar la orientación, directa o con el apoyo de croquis y planos, dentro de la propia finca. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 25 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 21: Fotografía de distintas cintas de balizar. Fuente: (Imágenes Google, 2017). 3.6. Objeto de estudio Como ya se ha comentado en la introducción los objetos de estudio son naranjos. A título informativo, se hará una descripción del cultivo del Naranjo. El Naranjo (Figura 22) pertenece a la Familia de la Rutaceae, del Género Citrus y Especie Citrus sinensis (L.) Osb. Este tipo de árboles tienen un porte reducido (6-10 metros), con ramas poco vigorosas, es decir casi tocan el suelo, y tronco corto. Figura 22:Fotografía tomada en la finca “Los Naranjales”. El Naranjo es un frutal leñoso, que se cultiva por sus frutos de agradable sabor, con o sin semillas, dependiendo de la variedad, que se consume preferentemente en fresco, aunque también se comercializan en forma de zumo concentrado, en fresco, en mermeladas o jaleas. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 26 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Los Naranjos de estudio están plantados en seto con un marco de 6x4 metros, de ahí la dificultad de la toma de las fotografías que se desarrollará más adelante en el proyecto. 4. METODOLOGÍA 4.1. Toma de datos y trabajo de campo Puesto que la toma de datos se realizó con cuatro métodos diferentes, los datos se tomaron en dos días distintos, con margen de una semana entre la toma de datos de un día y otro, para evitar diferencias significativas causadas por el crecimiento vegetativo de los árboles. El primer día, el 26 junio de 2017, se realizó el marcado de árboles elegidos y sus mediciones en campo con jalones. El segundo día, el día 3 de junio de 2017, se realizaron las segundas mediciones con la cámara fotográfica. 4.1.1. Toma de datos para el método del elipsoide. La toma de datos para el cálculo del volumen mediante el método del elipsoide se realizó mediante el uso de jalones, donde en un primer lugar en gabinete se sacó un mapa de situación de la finca (Anejo 5), en donde se marcaron al azar cuarenta y seis árboles mediante el uso del programa AutoCAD. Las mediciones se realizaron el día 26 de junio del 2017, como se comenta en el principio, donde en un primer lugar se marcaron los árboles con cinta de balizar, diferenciando los que iban a ser medidos de forma manual y los medidos mediante SFM. Una vez localizados y marcado todos los árboles del estudio se procedió a su medición. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 27 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 23: Dibujo la medición del método manual del elipsoide. Fuente: (Articulo “Towards an Optimized Method of Olive Tree Crown Volume Measurement”). Como se muestra en la figura 23, se fueron tomando las mediciones de la proyección del eje mayor de la copa, de su eje perpendicular y de las alturas del árbol, sus ramas altas y sus ramas bajeras, para poder calcular la altura efectiva del árbol, con la ayuda del jalón. Los ejes de mayor copa se midieron colocando el jalón a ras del tronco hasta el punto más alejado de este. Una vez tomadas todas las medidas, se coloca el jalón en vertical y se mide la altura máxima del árbol, así como la altura media de las bajeras del árbol (Figura 24). Figura 24: Fotografía tomada en la finca “Los Naranjales”. Las mediciones se realizaron entre dos personas, como se muestra en la figura 24, empleando, de media, cinco minutos por árbol, aunque ese tiempo es el empleado para medir los dos métodos juntos (el del elipsoide y el del volumen medio). También se realizaron pruebas con una persona sólo y se tardó diez minutos por cada árbol. Las mediciones manuales se realizaron en un total de cinco horas aproximadamente, incluyendo paradas debido al calor y el marcaje previo de árboles. Los datos de las mediciones se incorporaron en una tabla realizada previamente en Excel (Anejos 2), para posteriormente realizar el cálculo “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 28 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica de los volúmenes de los árboles medidos con la ayuda de la fórmula del elipsoide descrita en anteriormente. 4.1.2. Toma de datos para el método Volumen Medio. La toma de datos para el cálculo del volumen mediante el método del volumen medio se realizó también mediante el uso de jalones, ya que se midió a la vez que el método del elipsoide comentado antes. Como se comentó en el apartado anterior, las mediciones se realizaron el día 26 de junio del 2017, de aquellos árboles marcados con la cinta de balizar. Como se muestra en la figura 25 el árbol se dividió en ocho vértices, separados unos de otros por 45º, con la ayuda de un jalón se iban midiendo la distancia del radio del árbol en ese punto, colocando el jalón desde el centro del tronco, hasta el punto más extremo del perfil para cada dirección considerada. Figura 25:Dibujo de la disposición de los jalones para el método de medición manual del Volumen Medio. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 29 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Las mediciones manuales se realizaron en un total de cinco horas aproximadamente, incluyendo paradas debido al calor y el marcaje previo de árboles (Figura 26). Los datos de las mediciones se incorporaron al final de la tabla realizada previamente en Excel del anejo 2. Figura 26:Fotografía tomada en la finca “Los Naranjales”. 4.1.3. Toma de Fotografías La toma de datos para el cálculo del volumen con el método de fotogrametría se realizó una semana después a la toma de las mediciones manuales (3 de Junio del 2017), para evitar variaciones de volumen por crecimiento vegetativo de los árboles. Previamente en gabinete, al igual que en las mediciones de forma manual, se realizó un mapa de situación con el programa AutoCAD, en donde se marcaron los árboles que iban a ser medidos con dicho método (Anejo 5). Esta toma de datos se realizó con la cámara Canon EOS 1100D, descrita en el apartado anterior. La captura de imágenes se desarrolló a diferentes horas a lo largo del día, debido a falta de memoria, gasto de batería, demasiada luz y calor, unas fueron tomadas entre 11:30 hasta las 14:00, en donde se capturaron un total de dieciséis árboles; una segunda toma de capturas entre 18:30 y las 20:00, en donde se pudieron capturar sólo ocho árboles, debido a problemas con la batería; y por último los árboles restantes entre las 20:45 y las 22:00, con la captura de los trece árboles restante. En total se capturaron cuarenta árboles con este método, con un total de 1865 fotografías a lo largo de todo el día. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 30 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 27: Dibujo de la disposición de la cámara fotográfica para el método de medición SFM. La disposición de las capturas no se pudo realizar como objetos aislados, ya que el marco de la plantación no permitía rodear los árboles, lo que impidió realizar bien el solape. Para ello se combinaron dos técnicas, la captura de imágenes sobre fachadas y la captura de imágenes sobre objetos aislados, donde se tomaron tres árboles (Figura 27), de modo que el árbol de estudio se encontraba en el centro de estos, y se iban realizando capturas de fotografías combinando dichas técnicas para poder realizar el solape de una zona con otra, como se muestra en la figura 27. Estas capturas se iban realizando o bien a dos alturas o a tres (Figura 28), dependiendo de la altura de los árboles, en donde se obtuvieron una media de 40 a 50 fotos por cada uno de ellos. Figura 28: Fotografía tomada en la finca “Los Naranjales” En el suelo se colocaron objetos con dimensiones conocidas, en concreto cuatro jalones dispuestos horizontalmente en el suelo, separados unos de otros por 90º y otro vertical pinchado en el suelo, para que posteriormente, cuando se llevarán los datos a gabinete, sirvieran para el ajuste de la escala y el cálculo de volúmenes (Figura 29). “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 31 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 29: Fotografía tomada en la finca “Los Naranjales”. Por último, como se ha comentado anteriormente, para la captura de las imágenes para el otro método del cálculo de volumen ( método de la silueta del árbol), en el cual también se utilizaron algunas de las fotografías tomadas para fotogrametría, no se pudieron tomar ocho vértices debido al marco de plantación de los naranjos, lo que obligó a emplear solo fotografías tomadas desde cuatro vértices (Figura 30) y aquellos árboles que coincidieran con el método de la elipse, más concretamente veinticuatro árboles, con una total de 96 fotografías tomadas. En estas también se colocaron los jalones como objetos con medidas conocidas, para que posteriormente en gabinete en el volcado de datos se pueda proceder al escalado de dichas fotografías para el cálculo de los volúmenes revolucionados. Figura 30:Dibujo de la disposición de los jalones y de la cámara fotográfica para el método de medición de la silueta. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 32 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Hay que comentar que el tiempo transcurrido en la captura de las imágenes fue de cinco a diez minutos en el caso de la toma de imágenes para el método de Fotogrametría, dependiendo del tamaño del árbol, más el tiempo de localización en la finca, colocación de los jalones y preparación de la máquina fotográfica y de dos a cinco minutos para la toma de imágenes para el método de la silueta, debido a la colocación de los jalones en el suelo. Para finalizar, hay que comentar que los datos utilizados en gabinete, como se explicará más adelante, serán imágenes capturadas en el campo de prácticas de la Escuela de un ciruelo, puesto que el método de SFM con los naranjos no se pudieron hacer los modelos digitales en el programa. Por dicho motivo se decidió utilizar el material tomado para las pruebas iniciales, para poder explicar cómo hubieran salido los modelos de haber sido satisfactorias las mediciones realizadas a los naranjos. La toma de datos de los ciruelos se realizó como capturas de objetos aislados y a dos alturas. 4.2. Trabajo de Gabinete Una vez completada la toma de datos o trabajo de campo (Tabla 3), el siguiente paso es el trabajo en gabinete. Este se dividió en dos partes, una la realizada con el programa Agisoft Photoscan y otra con el programa AutoCAD Civil 3D. Tabla 3:Número de fotografías y tiempo empleado respecto al método utilizado. MÉTODOS TIPO MEDICIÓN N.º ÁRBOLES N.º FOTOGRÁFIAS TIEMPO/ÁRBOL(MINUTOS) ELIPSOIDE Manual 46 - 10-15 SILUETA Digital 24 96 2-5 SFM Digital 40 1865 5-10 4.2.1. Trabajo con el Agisoft Photoscan En primer lugar, explicar que el trabajo mostrado a continuación en Agisoft Photoscan corresponde a trabajos previos realizados, es decir más concretamente a un ciruelo del campo de prácticas de la Escuela, ya que como se comentará en el apartado de resultados y discusión, los valores obtenidos con las técnicas de fotogrametría (SFM) no resultaron satisfactorios. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 39 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 39: Captura de imagen de borrado y cortado de la nube de puntos densa; modelo en edición (Izquierda) y opciones de borrado (derecha). 4.2.1.3. Creación de la malla Antes de ejecutar la opción “Crear malla…”, resulta aconsejable realizar una limpieza, si cabe más meticulosa que la anterior, de la nube de puntos densa, con el objetivo de eliminar el ruido y los puntos que se consideren indeseados, de esta forma aceleramos el proceso de creación de la malla y se evitan efectos no deseados en la misma. Para ello, se puede hacer uso de las herramientas anteriormente explicadas. La malla se genera mediante triangulación, ya sea a partir de la nube de puntos arbitraria, que se formó en el proceso de orientación, o tomando como base la nube de puntos densa. Como es de esperar, el número de triangulaciones dependerá del número de puntos que tengan las correspondientes nubes, cuantos más puntos, mejor será la calidad de la malla obtenida. Al igual que en los casos anteriores, para construir la malla se despliega la pestaña “Flujo de trabajo” y se selecciona “Crear malla…” (Figura 40). En la ventana que se abre se puede seleccionar el tipo de superficie, ya sea el modo arbitrario, cuando se trabaja sobre objetos cerrados como esculturas y edificios, o bajo relieve/terreno, a la hora de generar Modelos Digitales del Terreno. En el estudio de la forma de árboles se debe seleccionar la primera opción, es decir, “Arbitrario”. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 40 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 40: Captura de pantalla del proceso de creación de la malla, "Selección de opciones, creación malla"(izquierda) y "Selección del tipo de superficie"(derecha). También se debe elegir la “Fuente de datos”, es decir, decirle al programa si se quiere que se utilice, para la generación de la malla, la nube de puntos densa o la dispersa. Evidentemente, aunque requiere de un mayor tiempo de proceso, siempre se elegirá la nube de puntos densa, ya que el resultado será de mayor calidad. Finalmente se elegirá el “Número de caras” que se considere más adecuado según el modelo (Figura 41), lo cual dependerá del resultado que se quiera y de la capacidad del ordenador disponible para el proceso de datos. Figura 41: Captura de pantalla del proceso de creación de la malla, "Selección de los datos de la fuente"(izquierda) y "selección del número de caras del modelo" (derecha). Una vez generada la malla, puede ser que haga falta editarla, ya sea eliminando algún componente separado o simplemente cerrando algún agujero de la misma, lo cual se puede hacer con PhotoScan. Sin embargo, si es necesaria una edición más compleja, es posible recurrir a programas especializados en la gestión de modelos digitales y nubes de puntos, ya que PhotoScan permite exportar la malla en distintos formatos. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 41 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica 4.2.1.4. Creación de la textura Una vez creada la malla, se puede aplicar la textura. Para ello se sigue el procedimiento de siempre, desplegando la pestaña “Flujo de trabajo” y seleccionando “Crear textura…”, abriéndose un cuadro de diálogo donde se pueden elegir las características de la malla (Figura 42). Figura 42: Captura de pantalla del proceso de creación de la textura; "Selección de la opción crear textura"(Izquierda) y "Opciones para crear la textura" (Derecha). En el cuadro de diálogo que se despliega, se puede elegir el modo de mapeado, que puede ser: “Genérico” (es el modo por defecto, donde el programa intenta crear una textura lo más uniforme posible), “Ortofoto y Ortofoto adaptativa” (tiende a representar una textura más compacta ideal para superficies planas) y “Cámara única” (permite generar la textura a partir de una única fotografía), se seleccionará, por defecto, la opción “Genérico” (Figura 43). Figura 43: Captura de imagen de la elección del "Modo de mapeado" para la creación de la textura. Por otra parte, se puede elegir el “Modo de mezcla”, donde es posible seleccionar el modo “Mosaico” (es la opción por defecto donde se utilizan las mejores imágenes para la creación de la “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 42 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica textura), “Promedio” (se usa el valor promedio de los pixeles de todas las fotografías), “Máxima intensidad” (en este caso el programa utiliza, para texturizar, la imagen con mayor intensidad de píxel) y “Mínima intensidad” (es el caso contrario al anterior). En el presente caso se seleccionará la opción de “Mosaico” que viene por defecto el programa (Figura 44). Figura 44: Captura de pantalla de elección del "Modo de mezcla" en la creación de la textura. Finalmente, se puede elegir el “Tamaño/número de texturas”, cuyo valor por defecto es 5000, pero se puede elegir un valor superior si es necesario obtener mayor calidad en el texturizado-No obstante, esto aumenta el tiempo de procesado. Por último, si se abre la opción “Avanzado”, se puede activar la casilla “Permitir la corrección de color”, cuya misión es corregir el color del objeto, en los casos que se tengan fotos con demasiada variación en el brillo (Figura 45). Figura 45: Captura de pantalla de "Opciones Avanzados" para la creación de la textura. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 43 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica 4.2.2. Trabajo con AutoCAD Para empezar, es conveniente conocer la interfaz 16 del programa, sus prestaciones y limitaciones lo que servirá luego para trabajar con estilos, etiquetas y plantillas preestablecidas que ayuden a tener mayor productividad en referencia a trabajos similares. En el presente trabajo se ha utilizado la versión 2016 de AutoCAD Civil 3D, en español. A este programa se ha añadido el paquete TAO, que aporta una serie de herramientas que facilitan la gestión de la información generada y la obtención de nuevos resultados, de Antonio Miguel Pérez Romero profesor de la Universidad de Sevilla en la ETSIA, del departamento de Ingeniería Gráfica y que ha sido uno de los tutores del presente proyecto En principio, AutoCAD Civil 3D se iba a utilizar para generar los volúmenes por el método de la silueta, descrito anteriormente, pero, además, se empleó en la realización de una mejora del planteamiento del método de la silueta, que en resultados y discusión se comentarán. 4.2.2.1. Cálculo del volumen con AutoCAD Civil 3D por el método de la silueta. Como se ha explicado en apartados anteriores, el cálculo del volumen de copa de un árbol mediante el método de la silueta se va a realizar mediante el revolucionado de la silueta de esta mediante el programa AutoCAD Civil 3D. Para utilizar la extensión TAO para AutoCAD es imprescindible activarla, pulsando un icono que representa una llave. Una vez activada la llave de TAO, se procede a insertar las fotografías de cada árbol, con objeto de trazar su silueta. Para ello es necesario acceder al panel de las herramientas y desplegar la opción insertar, donde se selecciona “Referencia de imagen ráster…” (Figura 46), que permite precisar el punto de inserción en la pantalla fijar la escala y su rotación, aunque a priori no se conocen ni sus coordenadas de inserción ni su escala. 16 Interfaz, se puede definir en términos informáticos como lo que se utiliza para nombrar a la conexión funcional entre dos sistemas, programas, dispositivos o componentes de cualquier tipo, que proporciona una comunicación de distintos niveles permitiendo el intercambio de información. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 44 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 46:Captura de pantalla de la Opción para insertar la imagen en el programa, cuadro del proceso de "inserción de la imagen" (Izquierda) y cuadro de "enlazar la imagen" (Derecha). Una vez insertada la imagen en el programa, antes de comenzar a trabajar en la creación de la silueta, se debe escalar la imagen. Para escalarla es necesario tomar dos puntos en la imagen, en donde la distancia entre ambos sea conocida. Para esa función se han empleado jalones topográficos. Como se muestra en la figura 47 se han tomado dos puntos, en los cuales se trazan dos polilíneas una en cada punto tomado con una distancia “x” conocida. La distancia entre ambos puntos se conoce puesto que la longitud de cada tramo de jalón es de 1 metros y estos, a su vez, tienen franjas de 0.1 metros alternas, en colores rojo y blanco. Figura 47: Captura de pantalla de uno de los árboles medidos con una toma de puntos en un jalón para realizar la escala de la imagen. Una vez fijados los puntos de control, solo queda escalar la imagen adaptando sus dimensiones a las longitudes conocidas. Para escalar “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 45 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica la imagen no se necesita más que escribir en la barra de comandos la palabra “ESCALA” y seguir los pasos siguientes que nos indica el programa (Figura 48). Una vez escrito el comando “ESCALA” se le da al “ENTER” del ordenador y aparece en la barra de comandos “ESCALA Designe objetos”, en donde se irán seleccionando los objetos que se quiera escalar, en este caso la imagen del árbol y las dos polilíneas trazadas anteriormente. Figura 48: Captura de pantalla de los procesos a seguir para escalar una imagen: 1 Opción del comando "ESCALA"; 2 Opción del comando "Designar objetos"; 3Opción del comando "Precise punto base" y 4 Opción para designar el "Punto base". Una vez designados todos los objetos que se pretenden escalar, aparecerá otro mensaje en la barra de comandos que dice “ESCALA precise punto base”, para precisar el punto base se necesita previamente darle al botón Ctrl + Botón derecho del ratón, en este punto aparecerá un cuadro de diálogo en el cual se pincha en “Punto Final”, esta opción permitirá precisar el punto base que se quiere ( el cuatro verde pequeño que aparece en la figura 48), a continuación no es más que precisar el punto base requerido. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 46 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 49: Captura de pantalla de los pasos a seguir para realizar la escala de la imagen. Una vez designado el punto base en nuestra imagen, aparecerá en la barra de comando un nuevo mensaje “Precise factor de escala o [Copia Referencia]” (Figura 49), en este caso se debe escribir la “R” de referencia, puesto que se está usando dos puntos de referencia conocido para realizar la escala de la imagen y a continuación se pulsa de nuevo el “ENTER”. Por último, se volverá a mostrar otro mensaje en la barra de comandos “Precise longitud de referencia”. Llegados a este punto se repetirá la opción anterior de asignar punto final y se pinchará de nuevo en el punto base y punto final, escribiendo a continuación la medida conocida que existe entre los dos puntos tomados como referencia (Figura 50). Para finalizar se le da al “ENTER” y la imagen estará escalada. En un principio, la imagen pareció estar escalada correctamente, aunque a la hora de realizar el cálculo del volumen de la figura revolucionada, aparecieron resultados que no eran adecuados, ni reales, puesto que los árboles no eran tan grandes como para tener tanto volumen de copa, por tanto se decidió volver a escalar todo el trabajo sobre la polilínea cerrada ya creada, puesto que se tenía la longitud del vértice utilizado en todos los árboles, escalando estos de la misma forma descrita anteriormente, y ya dando unos resultados más correctos. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 47 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 50: Captura de pantalla de la precisión de la medida conocida en el proceso de escalar la imagen. Acto seguido de tener escalada la imagen se comienza a construir la silueta de esta, para más tarde calcular su volumen. Para crear la silueta de la copa del árbol, previamente hay que dibujar un eje, que será el que sirva más adelante, como su propio nombre lo indica, como el eje de revolución para generar la figura. Este eje se debe dibujar, puesto como se explicará más adelante separará la zona que se desea revolucionar, puesto que no se podrá realizar la silueta del árbol completo con una foto por motivos de espacio, debido al marco de plantación, que impedía capturar el árbol completo en una sola imagen. Para la creación del eje sólo se debe pinchar en el icono polilínea y dibujar con el ratón una línea perpendicular a lo que sería el suelo de la imagen (Figura 51). Este eje creado, se debe cambiar de capa o crear una nueva capa para esta línea y llamarlo “eje árbol”. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 48 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 51: Captura de pantalla del proceso de realización del eje del árbol. Realizando un inciso o paréntesis con lo que se está explicando, en este tipo de proyectos es aconsejable organizar cada polilínea creada u objeto en distintas capas, ya que será más fácil a la hora de trabajar y visualmente se entenderá todo mucho mejor. Con las capas se puede obtener este nivel de control organizando los objetos del dibujo en capas asociadas a una función o un objeto especifico. Puede resultar útil imaginar que las capas son como hojas de plástico transparente (Figura 52). Figura 52: Captura de pantalla de ejemplo de organización de distintas capas. Fuente: (knowledge.autodesk.com). Para crear u organizar las CAPAS sólo hay que abrir el Administrador de propiedades de capas, o también se puede escribir CAPA en la ventana de comandos o bien hacer clic en la herramienta “Propiedades de capa” en la cinta de opciones (Figura 53). “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 55 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 62: Captura de pantalla de la barra de herramienta para realizar un revolucionado. La barra de comando mostrará el mensaje “Designe objetos para revolución”, por lo que se pincha la polilínea cerrada “Silueta de revolución” y se le da al “ENTER”. Una vez que se haya designado el objeto de revolución, la barra de comando volverá a mostrar otro mensaje pidiendo “Precisar el punto inicial del eje o defina el eje”, en este punto se pincha primero en la base del eje, creado como “eje del árbol” inicialmente, y otra vez en el final (Figuro 63). Figura 63: Captura de pantalla del proceso de creación de una figura de revolución. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 56 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Llegado a este punto el programa pide que se precise el ángulo de revolución del objeto designado, que en este caso el ángulo es 360º y se dará a “ENTER”, obteniendo una superficie cerrada que sería la correspondiente a la copa del árbol en uno de sus vértices (Figura 64). Figura 64:Captura de pantalla del proceso de creación de una figura de revolución. Una vez obtenido el modelo revolucionado, este se puede cambiar la vista, pudiéndose ver el modelo en 3D (Figura 65) o cambiar para que se vea cualquiera de sus caras, simplemente pinchando en vistas y cambiar la órbita a órbita 3D. Figura 65. Captura de pantalla de la figura revolucionada en vista 3D “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 57 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Por último, se procede al cálculo del volumen de dicha figura, simplemente pinchando en el icono “Volumen” o escribiendo volumen en la barra de comando, en donde se designa la figura y se da al “ENTER”, y directamente aparecerá el volumen de esta. También se puede calcular el volumen de la figura con el icono y rotular el valor de dicho volumen para que aparezca junto a la figura y no tener que estar mirando el volumen de nuevo o apuntarlo en otro lado (Figura 66 y Figura 67). Figura 66: Captura de pantalla del cálculo de volumen escribiendo el comando. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 58 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 67:Captura de pantalla del cálculo del volumen mediante el icono. Como se comentó antes, se tuvo que realizar de nuevo el proceso de escalar la imagen, debido a que los volúmenes calculados no eran cantidades que se semejaran a la realidad de dichos árboles elegidos. Estos se escalaron de nuevo midiendo la anchura de la silueta creada de la zona interesada a calcular, y al no corresponder con los datos manuales que se tenían se volvió a cambiar la escala, puesto que había mediciones que sobrepasaban los cuatro metros y los árboles elegidos no superaban ni los tres. Se procedió a cambiar la escala, teniendo de referencia en este caso los datos tomados manualmente para el otro método, puesto que se conocía la anchura de la copa en cada vértice utilizado. Estos datos que daban inicialmente antes de cambiar la escala se pudieron deber a una deformación de la imagen de la cámara, puesto que los jalones estaban colocados en el suelo, y no eran el objeto principal del enfoque, por tanto, genera una deformación en la imagen. Esto es debido a que la imagen proyectada no es plana, sino que tiende a curvarse mientras más se aleja el objeto del enfoque. Esto es un problema común que tienen las cámaras, que provocan distorsiones cóncavas o convexas producidas generalmente por la lente (Figura 68). Estos problemas pueden arreglarse mediante programas informáticos, pero es algo que no es necesario en este proyecto, puesto que con un ajuste de la escala “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 59 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica en el programa AutoCAD, que es el utilizado, es suficiente para obtener resultados correctos. Figura 68: Imagen de la distorsión creada con una cámara fotográfica. Como se ve claramente en la figura 68, la imagen se va deformando por los lados a medida que se aleja del enfoque que estaría en el centro de esta. Esto es lo que le ha ocurrido, no tan claro, a las fotos tomadas para dicho método. Por último, cuando se ha calculado el volumen de uno de los vértices del árbol, se procederá a realizar las mismas operaciones para las tres fotografías restantes, obteniendo un volumen de cada una de ellas, realizándose una media aritmética de los cuatro volúmenes para obtener el volumen final de la copa del árbol y así sucesivamente con todos los veinticuatro árboles que se tomaron para este método. Los datos del cálculo de los volúmenes se incorporaron en una tabla realizada previamente en Excel (Anejos 3), para posteriormente realizar las gráficas para la comparación de resultados y discusión. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 60 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica 4.2.2.2. Mejora del planteamiento del método de la silueta. Para mejorar el planteamiento del método de la silueta en el cultivo estudiado, se ha pensado realizar, un nuevo cálculo del volumen de la copa de los naranjos, utilizando el método de la silueta, y tomando, a modo de ejemplo, una única imagen de cinco árboles seleccionados al azar, a los que se ha calculado el volumen. En base al uso de un número creciente de punto para definir la silueta, y comenzando por cinco puntos (Figura 69). En cada paso se realiza el revolucionado de la silueta creada mediante polilínea cerrada, mantenido los puntos anteriores y añadiendo cinco más, utilizándose así un número creciente de puntos. Figura 69: Captura de pantalla de la figura creada con cinco puntos en la silueta inicial. En la figura 70 se muestra todas las figuras creadas, y donde se observa que a medida que se añaden puntos, la figura se parece más a la creada con anterioridad. En la cuestión al volumen, este va disminuyendo a medida que mayor cantidad de puntos se toma, acercándose al valor obtenido en el anterior. Dada una cierta cantidad de puntos el volumen no se modifica significativamente, lo cual indica que se ha llegado al óptimo del proceso para el cultivo. Un incremento de puntos sólo supondría un mayor e innecesario tiempo de computación y de trabajo de gabinete que no se reflejaría en un incremento de la precisión del cálculo del volumen. Figura 70: Captura de pantalla de todas las siluetas creadas. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 61 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Los datos del cálculo de los volúmenes se incorporaron en una tabla realizada previamente en Excel (Anejos 4), para posteriormente realizar las gráficas para la comparación de resultados y discusión. 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN A continuación, se mostrarán los resultados obtenidos en cada uno de los métodos utilizados para la realización de este proyecto. Con respecto al método SFM, el software Agisoft Photoscan, no fue capaz de diferenciar ni realizar el solape de las imágenes de los árboles, es decir fue imposible la orientación de las fotografías y con ello la comparación con los otros métodos estudiados. El programa sólo fue capaz de orientar cinco imágenes con respecto a un total de cuarenta y ocho, en uno de los ejemplos (Figura 71). Figura 71: Captura de pantalla del resultado de la orientación de las imágenes de los naranjos. Esto pudo ser debido a que el programa se colapsaba con la gran cantidad de elementos del mismo color y formas iguales, siendo incapaz diferenciar un árbol de otro. También, otro problema pudo ser el marco tan reducido en el que se encontraban situados, que puede ser causante de que las imágenes no se pudieran orientar con el programa correctamente, puesto que no se pudieron realizar las capturas de imágenes como objetos aislados, creando fallos a la hora del solape de las primeras fotografías con las últimas tomadas. Puesto que esto se puede comprobar con una prueba previa realizada a un naranjo en solitario, de copa poco densa, fondo oscuro y altura reducida, aproximadamente un metro y medio, en donde se pudo realizar la orientación de las imágenes y su posterior realización del modelo digital (Figura 72). “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 62 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 72: Captura de pantalla de la orientación del ejemplo del naranjo. La densa copa, también se cree que puede ser la causante de los resultados obtenidos en este método, puesto que, pruebas realizadas con anterioridad en otros árboles de hoja caduca y algunos perennes de poca copa, los modelos salieron perfectamente, como el ejemplo comentado anteriormente del naranjo aislado. Para el resto de métodos, que a continuación se desarrollan, si se pudo comparar unos con otros. La tabla 4 resume los parámetros medidos y calculados en los ensayos. Los árboles de la parcela resultan ser de pequeño tamaño, con una altura total media de 2.3 m. Esta variable resulta ser la más constante de todas los determinadas, con un coeficiente de variación del 7%. Los ejes mayores y su perpendicular (entendido conceptualmente como eje menor) resultan de dimensiones promedio equivalentes (3.5 y 3.6 m), y presentan una correlación lineal de Pearson, utilizada para medir la fuerza de la asociación lineal entre pares de variables, igual a 0.6 (p-valor<0.0001). Esto indica que los árboles presentan una cierta similitud en el crecimiento en ambos ejes. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 63 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Tabla 4: Parámetros medidos y calculados en los ensayos. Estadísticos Vol_elipsoide Vector_Medio Vol_revolucion Altura_total Eje_menor Eje_mayor N Válido 46 46 24 46 46 46 Perdidos 12 12 34 12 12 12 Media 12,9957 1,7961 13,7101 2,2989 3,5059 3,6089 Mediana 12,4900 1,8200 13,3593 2,3000 3,5000 3,7000 Desviación estándar 4,25680 ,22559 4,13618 ,16313 ,57180 ,55545 Mínimo 3,15 1,13 3,87 2,00 2,15 2,00 Máximo 20,92 2,23 20,71 2,65 4,70 4,65 Una regresión lineal entre los valores de eje menor y mayor y menor [eq. 1]presenta un coeficiente que contiene al 1 con una confianza del 95% [0.92,1.01], por lo que pueden considerarse estadísticamente iguales. De esta forma, en planta (según ambos ejes) el crecimiento de los árboles puede considerarse circular. Ello se refleja, igualmente, en la escasa variabilidad del vector medio (CV=12%), de forma que no parece presentarse un patrón direccional determinado de crecimiento. )(0, Normal mayor Eje96.0 menor Eje ii     i i (1) Ambos ejes oscilan entre 2 y cerca de 5 m, lo cual da lugar a la variabilidad de volúmenes observada, con coeficientes de variación del orden del 30-35%. En la figura 73 se muestran los histogramas de los dos métodos de medición de volumen empleado. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 64 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Figura 73:Histogramas de los dos métodos de medición de volumen empleado. Arriba "histograma a" y debajo "Histograma b". “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 71 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica INSTOP (2017). Agisoft Photoscan, el software automatizado inteligente. Disponible en https://www.instop.es/Agisoft/agisoft-photoscan.php [Visitado el 07-12-2017]. JAUREGUI, L. WEB DEL PROFESOR, ULA.UE. (2006). Introducción a la fotogrametría. Capítulo 1. Disponible en http://webdelprofesor.ula.ve.[Visitado el 08-11-2016]. KONECNY, G., (2014). Geoinformation: Remote Sensing, Photogrammetry and Geographic Information Systems. Estados Unidos. Taylor & Francis Group, LLC. MIRANDA FUENTES, A., LLORENS, J., GAMARRA DIEZMA, J.L. Y GIL RIBES, J.A. (2015). “Towards an Optimized Method of Olive Tree Crown Volume Measurement” en Sensors, 15(2),3671-3687. Disponible en http://www.mdpi.com/1424-8220/15/2/3671 [Visitado el 05-12-2017]. 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Datos generales Tipo de cámara reflex Precio oficial 499.00 € Precio en tiendas 799.99 € Modelo Canon EOS 1100D Captura de imagen Procesador Digic 4 Tipo de sensor CMOS Filtro RGB Limpieza automática por vibración del filtro pasa-bajo Tamaño del sensor APS-C (recorte 1.6x) 22.3 x 14.9 mm Relación de aspecto 3:2 Resolución sensor 12.2 MP Pixeles efectivos 4272x2848 Otras resoluciones 3088x2056, 2256x1504 Formato JPEG JPEG 2.3, 2 niveles: fine, normal Otros Formatos RAW (CR2 14bits), RAW+JPEG Captura de video HD, con audio mono Formato de video Quicktime MOV, H.264 + audio PCM Resolución de video 1280x720 a 30/25fps Sistema óptico Tipo de montura Canon EF / EF-S Estabilizador no Enfoque manual si Enfoque automático si Luz de ayuda sí, por flash “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 74 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Tipo de enfoque Sensor de 9 puntos, central en cruz Modos de enfoque Disparo único, AI Focus, AI Servo, AF predictivo hasta 8m. Control de exposición Rango de ISO 100-6400 pasos de 1 EV auto hasta 6400 con máximo ajustable Tipo de obturador obturador de plano focal Velocidad de obturación 1/4000 a 30seg. en pasos de 1/3 o 1/2 EV + bulb X-Sync 1/200 seg. Comp. de exposición -5 a +5 EV pasos de 1/3 o 1/2 EV Medición de exposición TTL 63 zonas Matricial evaluativa Central ponderado Parcial (10%) Puntual Balance de blanco Auto, 6 presets, manual Ajuste fino 9 pasos + bracketing Control de disparo Modos de exposición AE Programado Prioridad a la abertura Prioridad al obturador Manual Modos de escena 5 modos creativos + auto Bracketing 3 tomas, pasos de 1/3 o 1/2 EV hasta 2 EV Disparo continuo 2 ips hasta 5 RAW, 3 ips hasta 830 JPEG Temporizador 2 o 10 seg. Control remoto por cable: RS-60E3 Visualización Tipo de visor pentaespejo Campo del visor 95% Amplificación 0.80x (efectiva: 0.5x ) Ajuste dióptrico si Pantalla trasera 2.7", 230000 pixels TFT LCD, 170º vision, fija “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 75 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Vista en vivo sí, 2 modos: enfoque por contraste y enfoque con bajada del espejo (det.fase) Flash Flash incorporado si Flash externo sí, E-TTL II Modos de Flash Auto, Relleno, ojos rojos, cortinilla trasera, sincro lenta Alcance del Flash nº guía 9.2- hasta 17mm. angular Memoria y Conexiones Tipos de tarjeta SD / SDHC / SDXC incluida: no Conexión al ordenador USB 2.0 Salida de vídeo HDMI Otras conexiones Conexión control remoto Características físicas Resiste al agua no Alimentación batería de Litio incluida: LP-E10 <="" td=""> Duración batería foto: 700 disparos Datos del cuerpo Acero inoxidable y resina de policarbonato con fibra de vidrio Otras características sensor de orientación Dimensiones 129.9 x 99.7 x 77.9 mm. ( volumen: 1009 cc. ) Peso 495 gr. (con tarjeta y bateria) “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 76 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Anejo 2: Tabla de datos tomados en campo para el método manual del elipsoide y volumen medio. “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 77 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 78 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Anejo 3: Tabla de datos de los volúmenes calculados con el método de la silueta. ID V1 V2 V3 V4 VOLUMEN(m3) 1 9,667 26,859 12,56 24,425 18,378 2 9,740 15,130 15,74 6,350 11,740 3 10,363 11,531 11,04 13,664 11,649 4 3,600 2,281 6,28 3,318 3,870 6 9,142 10,095 9,56 8,890 9,423 9 10,281 12,463 12,85 11,493 11,773 11 18,611 12,969 21,05 19,050 17,921 12 11,473 7,324 9,81 9,309 9,479 16 30,408 20,513 23,74 8,172 20,708 17 9,688 15,751 16,44 10,123 13,000 30 14,102 19,353 16,94 20,735 17,781 31 7,303 12,424 12,51 9,563 10,450 33 9,854 10,481 14,53 12,082 11,736 39 8,266 11,713 11,48 9,537 10,248 42 18,378 12,942 17,58 28,793 19,423 43 14,571 17,964 15,36 21,673 17,393 44 13,505 13,649 12,24 15,634 13,758 46 13,487 20,203 17,89 17,538 17,279 48 12,220 16,256 12,59 15,007 14,017 49 21,355 14,505 15,37 22,932 18,541 50 8,372 10,909 9,08 12,910 10,318 52 18,546 20,451 8,84 18,331 16,543 55 14,815 3,385 11,33 10,063 9,897 58 19,222 10,969 21,07 3,610 13,718 “Comparación de métodos de cálculo de volúmenes de copa de naranjos” Medina Ramírez, Victoria Mª Página 79 de 87 Trabajo Final de Grado para la obtención del Título de Graduado en Ingeniería Agronómica Anejo 4: Tabla de datos de los volúmenes en la mejora del método de la silueta. Anejo 5: Mapas de situación de la finca para la toma de datos en campo. A continuación, se muestran tres mapas de situación de la finca: el primero de ellos sería el croquis de situación de todos los árboles elegidos para este trabajo, el segundo sería el croquis de situación de los árboles elegidos para la toma de datos del método del elipsoide, y por último el croquis de situación de los árboles tomados para la toma de datos para el método SFM.