Imagenes NIR para relevamiento aereo

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MercadoNegro
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Imagenes NIR para relevamiento aereo

#1 Mensaje por MercadoNegro » 22 Abr 2013 11:26

Buenas!

Les voy a contar la idea en la que estoy trabajando, pero no se la digan a nadie porque sino me la van a robar y se me acaba el curro, asique queda entre nosotros.

Se trata de la adquisicion de imagenes aereas para el armado de mapas con imagenes NIR para la evaluacion de cultivos. (Tenia ganas de complicar la idea con la descripcion, para confundir nomas!)

La idea es tomar una serie de fotografias aereas a una misma altitud para hacer el relevamiento de una zona, con eso se arma un mosaico que da forma a un mapa en 2 o 3 dimensiones (segun la calidad de las imagenes, la cantidad de horas de trabajo y la habilidad del operador) con software GIS (Geographycal Information Systems) y mostrar en este mapa las areas donde hay plantas muertas, o menos nivel de humedad o riego. En el caso de los viñedos por ejemplo mostraria los puntos donde los picos de riego estan tapados o no llega bien el agua, en el caso de un campo cultivado se veria el area donde un cultivo fue mas atacado por una helada, plaga o simplemente hay menos densidad de plantas.

Esta informacion se basa en la transformacion de imagenes color (RGB) tomadas con determinadas camaras digitales en imagenes NIR o NIRgb (Near Infra Red o Near Infra Red green and blue). Uno podria pensar que se necesita una camara especializada, pero la realidad es que las frecuencias de color que captan las camaras digitales es mucho mas amplio de lo que se ve a simple vista, llegando el limite infreior CASI hasta el infra rojo (de ahi proviene el acronimo NIR).

Y de que manera representa esto algun tipo de informacion util? Bueno, segun entendi yo (y aca les pido ayuda a los ingenieros agronomos del foro!) las plantas sanas, con mayor contenido de agua, absorven mejor el calor que las plantas enfermas o muertas, y esto es algo muy facil de detectar a partir de una imagen infra roja, entonces si podemos obtener esa informacion podriamos facilmente detectar las zonas afectadas por algun problema, incluso se puede detectar los niveles de compactacion o humedad del suelo aun sin tener un cultivo encima (un suelo arado o recien sembrado por ejemplo).

Usualmente esto no se hace aca en Argentina (salvo excepciones que seguro las hay pero yo no las conozco) debido a los costos de operacion de un avion y porque no se suele trabajar con imagenes NIR, sino con fotos normales o imagenes infrarojas tomadas con camaras especiales, asique a mi se me ocurrio hacer la prueba a ver que onda.

Con respecto al equipamiento a usar, todo es importante, pero lo principal (y dado que es la fuente de informacion!) es la camara. En los articulos que yo he visto (y que voy a poner aca) han usado la Canon S300, la A495, Nikon D90 (DSLR) y algunas otras, basicamente quiero decir que son camaras comunes, con alguna pequeña adaptacion en algunos casos, filtros en otros o simplemente como vienen. No se necesita que tenga 24 megapixeles, con 6 o mas es suficiente. (Uno de los monstruos de la fotografia dice que cualquier fotografo que necesite mas de 6mpx para tomar una buena imagen necesita hacer un curso de fotografia!). Lo que si es necesario es un mecanismo automatico de disparo tipo timelapse para poder tener intervalos de tiempo regular entre foto y foto, y por eso es muy util el CHDK de Canon, para usar distintos scripts para el disparo y el foco de la camara.

Despues esta el tema del modelo, yo voy a usar un SkyWalker con un APM 2.5 para poder hacer las tomas a una misma altitud y poder recorrer todo el sector en unra ruta en zig zag.

Bueno, despues pongo la informacion de la que dispongo y sigo con la historia.

Mientras, para los que quieran entretenerse, aca les dejo un link con una investigacion seria hecha con una camara convertida especificamente para captar estas imagenes (la conversion consiste en remover unos filtros de una camara estandar y poner otros.. nada de otro mundo): http://www.mdpi.com/2072-4292/2/1/290/pdf

Saludos.
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#2 Mensaje por danale17 » 22 Abr 2013 12:15

quédate tranquilo... yo me dedico a armar aviones... y de los viñedos estoy a miles de kms! jajaja menos mal el producto final siempre esta cerca!!! jajajaja

espero tengas mucho éxito!

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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#3 Mensaje por MercadoNegro » 22 Abr 2013 12:22

danale17 escribió:quédate tranquilo... yo me dedico a armar aviones... y de los viñedos estoy a miles de kms! jajaja menos mal el producto final siempre esta cerca!!! jajajaja

espero tengas mucho éxito!

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Jajaja, no chee.. era una ironia! Es un foro publico y lo ve "la internet"! jajaj
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#4 Mensaje por hernborc » 22 Abr 2013 12:27

Mercadonegro, vengo pensando la misma idea pero para cultivos extensivos, un opción (mucho mas cara) es la cámara de NDVI, Tetracam por ejemplo, pero estas pensando en poner 4 lucas verdes arriba del aeromodelo, a mi me supera por ahora jejeje. tenes pensado el workflow en GIS? yo vengo probando con 2 o 3 soft para hacer el mosaico, pero es complejo el tema, si no hay que ir a algo pago de una como photoscan o pix4uav.

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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#5 Mensaje por MercadoNegro » 22 Abr 2013 12:31

Hernan,

Justamente la idea es generar imagenes NVDI con camaras economicas, de alrededor de u$s300 nomas! Por supuesto lleva muchisimo mas trabajo, pero el resultado aunque es algo inferior en calidad de imagen es perfectamente usable, y yo di el ejemplo de los viñedos, pero la idea es hacerlo para cultivos extensivos tambien, puse ese ejemplo porque es uno de los que se citan en la informacion que tengo.
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#6 Mensaje por nando_FPV » 22 Abr 2013 13:14

buen proyecto, me sumo en lo que te pueda ayudar..

saludos
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#7 Mensaje por pepsi » 22 Abr 2013 14:05

Mercado:
Si la idea es evaluar cuestiones que tengan que ver con temperatura tendras que cargarte una termal, ahi estas al "horno" ya que los sensores comunes no llegan, pero tenes mucho para recorrer antes que eso con una camara comun que llega hasta el ir cercano sacando el bendito filtro IR, en el pais ya se esta trabajando en el tema tanto con fotografía aerea como con satelitales, con lo que empecé hace casi 4 años pero no se ha hecho masivo su uso aun por los altos costos primero y por la falta de investigación, es importante tener claro el objetivo a seguir para elegir la camara, en algunos casos el exceso de resolución puede traer problemas para el analisis de determinadas cuestiones ej Nitrogeno o escasa en otros ej daño de insectos.

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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#8 Mensaje por danale17 » 22 Abr 2013 14:10

MercadoNegro escribió:
danale17 escribió:quédate tranquilo... yo me dedico a armar aviones... y de los viñedos estoy a miles de kms! jajaja menos mal el producto final siempre esta cerca!!! jajajaja

espero tengas mucho éxito!

Danale
Jajaja, no chee.. era una ironia! Es un foro publico y lo ve "la internet"! jajaj
por eso el chiste jajaja

un abrazo!

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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#9 Mensaje por MercadoNegro » 22 Abr 2013 14:17

Tal cual pepsi! Es clarisimo!

Pero bueno, parece que estan investigando un poco la generacion de imagenes NVDI a partir del uso de camaras comunes, lo cual de por si abarataria un monton el costo del equipamiento, y si encima le sumamos el uso de UAV en lugar de aviones tripulados el costo se viene abajo muchas veces.

En principio yo me voy a poner a ver lo que ya esta en uso en otros lados, y es con camaras Canon o Nikon, no por una cuestion de marcas, sino por las longitudes de onda que son capaces de captar estos sensores. No estariamos captando imagenes termicas, pero viendo el espectro infra rojo reflejado (que la camara si puede captar) se puede aproximar bastante, sin llegar a la misma calidad, pero si con un resultado aceptable.

El siguiente post tecnico va a ir con la traduccion de un par de articulos sobre la generacion de mapas 2D y 3D con software GIS especifico para despues poder aplicar cualquier transformacion sobre la imagen, despues voy a poner el uso de las camaras estandar, las estandar modificadas y las especializadas, y yo en particular voy a empezar mi practica por el uso de camaras estandar, despues vere el tema de modificarlas.

Como dije antes, esto no es algo nuevo, nada mas estoy siguiendo la ruta que estan marcando en otros lados con respecto al abaratamiento de costos y a la comodidad que implica no usar imagenes satelitales ni aviones tripulados para la captura.

Despues voy a poner una lista de links de donde voy sacando informacion y por supuesto invito a ustedes a sumarse con los suyos. :D
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#10 Mensaje por baco » 22 Abr 2013 14:54

Mercado, el tema está muy bien estudiado en los viñedos. La UC Davis estaba trabajando el año pasado en un sistema multifactorial en el que usaba un cuadricóptero y otros equipos más para hacer un relevamiento del estado hídrico de las plantas en viñedos americanos.
Ese tema es muy importante en mi profesión, pero la tendencia es a simplificar y automatizar la forma de medir el nivel de hidratación de las plantas así como del suelo.
Voy a buscar mas info y te la paso. El tema es que tenía a mano eso en California, pero ahora estoy en Mendoza hasta Julio.
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#11 Mensaje por MercadoNegro » 22 Abr 2013 15:03

Baco,

Es clarisimo! Mientras mas informacion mejor! Y yo dejo en claro que no estoy investigando, no estoy inventando, estoy juntando info de todos lados y viendo como viene la mano, ver que se puede hacer aca y compartir la info entre los que les interese.

En los trabajos de distintas universidades hay MONTON de informacion sobre esto, el tema es que yo quiero hacerlo, y de eso se trata este post :D
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#12 Mensaje por jfacundo12 » 22 Abr 2013 15:56

Mercado!! Que gusto... te comento que la gente del INTA ya hace tres años que esta en el tema, y la empresa INNOVAR ya es el segundo año que se presenta en la expoagro, con un velerito catanga y una multiespectral para hacer indice verde.
La idea del indice verde funciona como bien dijiste, captando la luz infrarroja y poniendola en gamas de colores desde rojo a verde, cuanto mas rojo, menor radiacion captada, y cuanto mas verde mayor radiacion captada por las plantas. Si la captacion es mucha, se traduce en mayor produccion de hoja. Depende aqui del momento, te interesara mas la produccion de hojas o menos... Por ejemplo, un mismo lote de un cultivo cualquiera, estas a 20 dias de sembrar, y haces un indice verde, y te sale manchoneado pero tirando para el lado del verde, te quiere decir que el lote esta lleno de malezas, habria que ir a hacer el relevamiento de que malezas son para ajustar la dosis de herbicidas. Por el contrario, si en el mismo momento la gama de colores es mas tirando a rojo, pero con un verdecito de fondo, puede ser que la maleza este muy chica y que lo que haya sean muchos nacimientos, entonces hay que recorrer para ir a evaluar que malezas son; en cambio si es todo rojo es que no hay nada en el lote, solo rastrojos. Si ves el indice verde de un lote trabajado (disqueado o arado) se ve todo perfectamente rojo...
Pongo tres imagenes, Julio 2012, Diciembre 2012 y Marzo 2013, y se puede ver como van cambiando las tonalidades de acuerdo a la epoca del año en la que nos encontremos. Esta herramienta es lineal a la cantidad de hojas, por lo tanto si algo afecta al cultivo se va a volver mas rojizo, y si esta verde intenso, o hay una excelente produccion... o se lleno de malezas!! jajja.... pero esta bueno para hacer mapas de malezas, mapas de productividad, mapas de ambientes, y esto combinado con los mapas de cosecha es barbaro...
En cuanto al mozaico, georreferenciando las imagenes y subiendolas al GIS se hace facilmente, es como armar un rompecabezas, pero si tenes los puntos de coordenadas de las fotos, o el punto del centro, hay programas que te las acomodan solas...
Bueno, cualquier cosa avisa y vemos que vamos haciendo... Saludos!! Y buenos vuelos!!
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#13 Mensaje por jfacundo12 » 22 Abr 2013 16:12

Que chambon... !! Ahi van las fotos... jeje
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#14 Mensaje por MercadoNegro » 22 Abr 2013 16:26

Claro Juan! Yo habia visto uno de los proyectos de INNOVAR, pero son proyectos casi cerrados, no pude encontrar ninguna informacion sobre que es exactamente lo que hacen, como lo hacen, teoria, procedimientos, etc, y quise contactarme con gente, les escribi, pero jamas recibi respuestas, asique de ahi empece a buscar yo por otro lado.

Hay monton de trabajo independiente, de universidades y de institutos tecnologicos, en Argentina y en el exterior, pero salvo lo que pude obtener de universidades extranjeras, de Argentina no pude obtener NADA, claro, tambien hay que tener en cuenta que no soy ingeniero agronomo, no tengo ni la mas remota idea sobre los procedimientos exactos de siembra o cuales son las metricas que importan, pero bueno, de lo que pueda sacar en limpio lo voy a poner aca! :D
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#15 Mensaje por jfacundo12 » 22 Abr 2013 17:07

Eso es lo bueno de esto... vos no sos ing, y yo todavia no vuelo como para no estrellarme!! jjajja!! Pongo imagenes de lo que hago a travez de los mapas de rendimiento y el estudio de los ambientes, el indice verde seria el complemento de este estudio por imagenes cuando el cultivo esta todavia en pie, de ahi la importancia, pero la idea es mas o menos la misma, determinar aeras que tengan algo distinto, y poder dibujar en el lote ese sector para mediante una accion mejorar esa zona que esta debilitada en algo.
Por ejemplo, el mapa de rendimiento de la foto, me dio que el lote tiene sectores de bajo potencial, y los analisis de suelo me dan que en esos sectores de bajo potencial el fosforo es muy bajo, pero en cambio, en los sectores de alto potencial de rendimiento el nitrogeno esta muy bajo. Entonces, se arman prescripciones de siembra con maquinas que disponen de cajas de siembra variable (hidraulico y automatico, el tractorista solo se dedica a manejar, y la maquina lee lo que yo le puse en la prescripcion) y se aumenta la dosis de fosforo donde es baja y se aumenta la dosis de nitrogeno donde este es bajo. Esto hace un uso mas eficiente de los recursos, y hace que año a año los lotes se emparejen mucho mas.

Si lo mismo pudieramos hacer con los mapas de indice verde, seria barbaro!!
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#16 Mensaje por hernborc » 22 Abr 2013 19:21

De lo que encontré hasta hora, el "cuasi" NDVI se puede hacer con 2 cámaras, una modificada para NIR y la otra sin modificar, o sino comprar una cámara con un filtro modificado como aca. El problema es que el dato no es comparable entre lotes/vuelos/días, ya que no es un valor corregido de radiación reflejada, como una imagen satelital, sino el valor del pixel con un rango de colores que produce la cámara como si fuera una imagen real (corrige exposición, contraste, brillo). posiblemente para identificar diferencias significativas da, pero para ver variaciones pequeñas no.


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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#17 Mensaje por MercadoNegro » 22 Abr 2013 20:27

Hernan,

Si, tal como lo decis, no es una imagen muy detallada en cuanto a la informacion en si, por ahora hasta donde pude ver los algoritmos que se aplican y los filtros que usan solo dan una idea basica que por ahi sirve para cosas muy puntuales o muy notorias como seria ver zonas afectadas por la helada o partes inundadas o cosa asi, no te hace una diferenciacion muy efectiva de los distintos niveles, al menos por ahora y con lo que yo pude ver.

De todas maneras es una forma de comenzar, despues viene la mejora!
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#18 Mensaje por jfacundo12 » 23 Abr 2013 09:47

Lo que hace la diferencia es poder ver el mismo lote semanal o quincenal mente, entonces, vas superponiendo las capas y armando un mapa de ambiente similar al que les pase antes... claro que la imagen es solo un complemento de otros datos como el monitoreo a campo, entonces se correlaciona lo que vemos en la foto con lo que vemos a campo. Hay muchos factores que pueden estar dando como resultado una menor biomasa verde, para lo que sirve la imagen es para ir detectando los puntos mas complicados y después ir a campo a ver ese sector puntual a ver que es lo que tiene... pero no creo que lleguemos, al menos por ahora, a identificar un ataque de plagas a través de este método porque estaríamos llegando siempre tarde, actuando sobre los síntomas y no haciendo prevención...
Esta herramienta es un complemento para hacer mas rapido el monitoreo y para ayudar a ver sectores que tienen algo diferente, despues vamos en busca de que es ese algo que hace la diferencia de color, ya se a con el monitoreo de plagas, analisis de suelos, grado de malezas, etc etc etc... por ejemplo, aca pasa que los lotes de maiz pisingallo llegan a cosecha sin malezas aparentes, pero cuando entramos con la cosechadora, vemos que se complica bastante. Esto es porque cuando el maiz esta alto no se puede ver que grado de malezas tiene el lote, entonces no se llega a terner la persepcion completa. Con una foto aerea o un IV, la idea seria mucho mas clara, y nos ahorraria unos cuantos dolores de cabeza con los maquinistas!! jaj...

Bueno chicos, espero poder seguir ayudando, y que podamos hacer algo.... Saludos!!
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#19 Mensaje por baco » 23 Abr 2013 10:05

Este es el parapente de TetraCam, empresa americana que se dedica comercialmente al tema. Su oferta es completa, el aeromodelo, la cámara y el software para análisis de imágenes

El "modelo", utilitario al 100%
Imagen


Imagen

El software
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La cámara
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Por mi parte anduve pensando en usar globos de aire caliente rc, pero para los viñedos es necesario tomar la fotografía a la hora de la salida del sol. Justamente a esa hora vuelan globos tripulados sobre los viñedos y es muy peligroso.
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#20 Mensaje por javeduve » 23 Jul 2013 14:18

Primero agradecer por tan importante tema y quisiera conocer los últimos avances en este proyecto. Mi interes esta orientado a utilizar la fotografia aerea para el monitoreo de ciertas areas de interes ambiental, ralacionado con intervenciones en los recursos naturales, tales como tala de arboles, incendios, inundaciones, cuantificación de aves en zonas de humedales, etc. Igualmente quisiera conocer aspectos tecnicos para la toma de las fotografias utilizando camaras normales y del aeromodelo para lograr fotografias ortogonales y poder hacer una fotocomposicion o mosaico (software a utilizar?) escalable de imagenes, colocarlo de fondo en autocad y poder medir la areas afectadas.

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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#21 Mensaje por baco » 23 Jul 2013 16:15

Javeduve

En lo que respecta a tus preguntas dejame decirte que el análisis de la vegetación via fotografía en el infrarrojo cercano está basada en lo que viene haciedno el satélite Landsat desde hace varios años.
La idea básica es medir la energía refelejada por la fotosíntesis por las especies vegetales. Lo que está cambiando es que antes se utilizaba Landsat, luego aviones tripulados y actualmente aeromodelos o Drones.
las cámaras son el punto clave ya que su posibilidad de "leer" determinados rangos de longitudes de onda es lo que las hace útiles, y para esto las cámaras comunes no sirven.
Existen distintos tipos de software especificos para este tipo de análisis y realmente pueden hacer analisis muy avanzados para cada tipo de problema.
En mi opinión (De técnico agrícola y aeromodelista) quien requiere de estos servicios es altamente profesional y por lo tanto no es permeable a soluciones a medias que le van a dar información poco útil y confiable. Trabajo en la industria del vino de alta gama, y de hecho en los EEUU, y por lo tanto conozco ambas realidades desde adentro.
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#22 Mensaje por jfacundo12 » 24 Jul 2013 10:37

Javeduve, como andas? Lo que yo usaría, mas que el Autocad, es un sistema GIS, si lo que queres es medir hectáreas o zonas afectadas, se georreferencia la imagen con un programa para tal fin, se importa al GIS y ahí trabajas dibujando las áreas que te interesan sobre la capa de GIS.
En la imagen que te adjunto estoy usando la base del Google Earth para dibujar los caminos de un campo nuevo y sacar las zonas productivas e improductivas... Lógicamente, quiero empezar a usar fotografía y no las imágenes del google por una cuestión de que la imagen es prácticamente en tiempo real, y el google tiene años... Para esto, creo que te serviría una imagen de una cámara tradicional, pero a mi también me interesa ver la evolución del cultivo en el tiempo, para esto ya necesitas una cámara que te permita tomar indice verde, como la que muestra el Baco... para eso, no te sirven las camaras comunes...

Saludos!!
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#23 Mensaje por pabmadi » 24 Jul 2013 11:12

baco escribió: Por mi parte anduve pensando en usar globos de aire caliente rc, pero para los viñedos es necesario tomar la fotografía a la hora de la salida del sol. Justamente a esa hora vuelan globos tripulados sobre los viñedos y es muy peligroso.
Perdón, pero que tipos de globos tripulados son los que vuelas por la mañana y para que se usan?
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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#24 Mensaje por baco » 24 Jul 2013 12:05

Perdón, pero que tipos de globos tripulados son los que vuelas por la mañana y para que se usan?
Para explicarme bien, en este caso estoy hablando del valle de Temecula, Sur oeste de California, una zona vitivinícola en desarrollo. Dadas las condiciones climáticas normales (nulo viento a la hora del amanecer) es muy común la actividad recreativa del vuelo con globos de aire caliente. Esta foto se la tomé al globo del casino de Pechanga ..donde hace un par de años peleara Maravilla Martinez.

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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#25 Mensaje por JabVisual » 19 Oct 2013 23:19

Hola. Soy nuevo en el foro, y estoy interesado en conocer sobre este tema. Si yo tomara ortofotos con cámara Nir, debería hacer lectura de estado de los cultivos e interpretarlos para prestar un servicio adecuado, en cuyo caso no lo podría hacer por desconocimiento, o símplemente, con entregar al cliente la ortofoto Nir para que ellos o un experto la lea, estaría prestando un buen servicio. Saben si existe un software de precio razonable que pueda ser aplicado para la interpretación o poder sacar mayor información a estas imágenes. Muchas gracias por su valiosa colaboración.

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Re: Imagenes NIR para relevamiento aereo

#26 Mensaje por erik » 25 Mar 2014 04:10

Hola gente!
Ya veo que conocen la tetracam, pues las traigo de Estados Unidos y soy representante de ellos en Argentina. Si quieren probarla se pueden acercar a mi oficina. Tambien hacemos UAV aca en Buenos Aires y trabajamos con Micropilot como autopiloto. En este instante estoy buscando gente que quiere juntarse para armar un UAV grande, para hacer trabajos de fotografia aerea multiespectral para el campo.

Algunos ejemplos: http://www.aureaimaging.com/es/index.ph ... on-farming

Para que nos vean en acción en Canal Rural:
https://www.youtube.com/watch?v=z3S7DlyXop0

Saludos!
Erik

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