Téncicas fotogramétricas desde vehículos aéreos no tripulados aplicadas a la obtención de productos cartográficos para la Ingeniería Civil

/0 Comentarios/en , /por

Fecha de defensa:

2016

Doctorando:

Patricio Jesús Martínez Carricondo

Directores:

Francisco Agüera Vega

Fernando Carvajal Ramírez

Julián Sánchez-Hermosilla López

https://www.educacion.gob.es/teseo/mostrarRef.do?ref=1343328

RESUMEN

La ingeniería civil viene usando los modelos digitales de elevaciones (DEMs) y las ortofotos como material básico para poder redactar y ejecutar cualquier proyecto de ingeniería, así como para controlar la geometría de las construcciones de forma periódica.

Dentro de los medios técnicos posibles para obtener este tipo de información, los vehículos aéreos no tripulados (unmanned aerial vehicles UAVs) están imponiendo, cada vez más, su uso debido a la reducción de costes, la flexibilidad y la mejora en la resolución obtenida. Este éxito se ha debido, en parte, a la evolución de la fotogrametría digital y al uso de algoritmos especiales como el Structure-from-Motion (SfM).

Muchos son los autores que desde hace varios años vienen estudiando las aplicaciones de la fotogrametría UAV y la influencia que determinados parámetros tienen en la precisión de los productos resultantes.

Esta Tesis Doctoral ha pretendido profundizar en el estudio de aplicaciones fotogramétricas desde UAVs para situaciones de topografía extrema, como pueden ser los deslizamientos de taludes de desmonte en obras lineales, así como analizar la influencia que la altura de vuelo, la morfología del terreno y el número de puntos de apoyo Ground Control Points (GCPs) tienen en la precisión de DEMs y ortoimágenes obtenidas mediante fotogrametría UAV a través de software basado en el algoritmo SfM.

Los resultados obtenidos han demostrado que la fotogrametría UAV constituye una técnica útil y adecuada para proyectos de ingeniería relacionados con la reparación y gestión de deslizamientos de taludes en desmontes de carreteras. Asimismo, se ha constatado que la morfología del terreno y la altura de vuelo tienen poca influencia sobre la precisión planimétrica alcanzada, debido principalmente al bajo rango de altura de vuelo en el que suelen operar los UAVs (50-120 m). También se ha corroborado, igual que otros estudios, que la precisión altimétrica disminuye conforme aumenta la altura, aportando esta Tesis Doctoral que esa consecuencia es más notable conforme disminuye el número de GCPs. Por último, se ha arrojado luz sobre la influencia que el número de GCPs tiene en la precisión final de los productos obtenidos, concluyéndose que el uso de un número alto de puntos de apoyo (15-20) optimiza los resultados, tanto en planimetría como en altimetría, llegando a permitir, incluso para alturas de 120 m y según las normas del ASPRS, la creación de mapas cartográficos a escala 1:150.

Modelización virtual de la Fortaleza de Bač, Serbia en su contexto cultural e histórico

/0 Comentarios/en , /por

Fecha de defensa:

2016

Doctorando:

Svetlana Nikcevic

Directores:

Fernando Carvajal Ramírez

Francisco Agüera Vega

https://www.educacion.gob.es/teseo/mostrarRef.do?ref=1273659

 

RESUMEN

En los últimos años, se viene comprobando la necesidad de registrar el patrimonio cultural, gráfica y numéricamente, bien para su estudio, rehabilitación o conservación. Uno de los métodos utilizados para este fin es la Fotogrametría, terrestre o aérea, como uno de los procedimientos más adecuados para realizar el inventario de los bienes.

Fotogrametría es el arte, la ciencia y la tecnología de obtener información confiable de objetos físicos y su entorno, mediante el proceso de exponer, medir e interpretar tanto imágenes fotográficas como otras, obtenidas de diversos patrones de energía electromagnética y otros fenómenos.

Es una técnica inocua, de rápida ejecución y con una gran cantidad de información obtenida en poco tiempo. Una disciplina que crea modelos en 3D a partir de imágenes 2D, para así obtener características geométricas de los objetos que representan, mediante el uso de relaciones matemáticas establecidas en la geometría proyectiva, y de la visión estereoscópica que posee en forma natural el ser humano. Ya que las imágenes de los objetos son obtenidas por medios fotográficos, la medición se realiza a distancia, sin que exista contacto físico con el objeto. Y esto es muy importante cuando se trata de patrimonio cultural, porque en muchos casos es posible empeorar su estado con contacto físico.

El complejo cultural e histórico Fortaleza Bač es un bien cultural único y sirve como testimonio de las relaciones entre el hombre y la naturaleza en un período ininterrumpido de largo de tiempo. Es uno de los once tales unidades catalogadas como monumentos de gran valor en la República de Serbia.

El estado real en el campo no refleja la importancia de este bien cultural. Las actividades de investigación y protección se han llevado a cabo desde finales de 1950 hasta hoy, con algunos períodos de interrupciones. Durante este tiempo, los enfoques y las circunstancias de las obras realizadas fueron cambiando constantemente.

Lo que no ha cambiado – es la creencia profesional que es un patrimonio muy valioso.

El área protegida abarca la pieza elevada de la tierra dentro de un meandro del río Mostonga y consta de dos áreas más pequeñas interconectadas: la fortaleza – más precisamente, un castillo con una barbacana (siglo XIV al XVI) y el suburbio al que se puede acceder a través de la torre de la puerta.

La estructura de este complejo se ha mantenido prácticamente sin cambios durante seis siglos todo este tiempo, a pesar de su rica historia. Fortaleza Bač desde su demolición en 1705, no cambio en casi nada, y después de la reorganización en el siglo XV no tenía una importante actualización. Hoy en día se conserva una silueta fácilmente reconocible de las ruinas de una fortaleza medieval. Aunque llamativo y en el estado actual, este edificio debe ser preservado como un monumento de gran importancia.

Después de la demolición de la fortaleza, en 1758, la zona del suburbio se dividió en lotes para la construcción de viviendas y, en la actualidad, es un conjunto de 36 hogares.

Desde 2003, las investigaciones sistemáticas se han llevado a cabo como trabajos de la restauración y revitalización sobre la fortaleza, la aplicación de los principios de protección integrados. Algunas investigaciones de suburbio también se han llevado a cabo. A continuación, se hicieron estudios de protección, de complejo e instalación del agua alrededor de la antigua “ciudad del agua”.

Por todo expuesto se ha decidido hacer la Modelización Virtual de esta Fortaleza tan importante en contexto histórico y cultural, que durante siglos servía a los reyes húngaros y sultán turco.

El objetivo general de esta tesis es análisis de la técnica de Fotogrametría en el Modelado 3D de patrimonio cultural y la comprobación de eficacia mediante su aplicación en caso concreto de la Fortaleza de Bač.

El proyecto se llevó a cabo empleando la técnica de Fotogrametría terrestre y aérea y luego procesando las fotos obtenidas en el software Photoscan para finalmente obtener el modelo 3D. Durante la toma de fotos se han medido coordenadas de puntos de apoyo (GCP) y puntos de control (CP) que luego servían para georreferenciar el modelo y medir error (RMSE). Como el paso final se hizo presentación interactiva con fin de difundir y acercar este patrimonio cultural a muchas más personas por la red de internet.

Adquisición y análisis de imágenes tomadas desde una aeronave no tripulada para el manejo localizado de cultivos en Agricultura de Precisión

/0 Comentarios/en , /por

Fecha de defensa:

2013

Doctorando:

Mónica Pérez Saiz

Directores:

Francisco Agüera Vega

Fernando Carvajal Ramírez

Julián Sánchez-Hermosilla López

https://www.educacion.gob.es/teseo/mostrarRef.do?ref=1065159

RESUMEN

 El Manejo Localizado del Cultivo (MLC) se refiere a un sistema agrícola de rápido desarrollo que promueve prácticas de manejo agrícola variables dentro de un campo de acuerdo a las condiciones específicas del lugar. Una información esencial para el MLC es la relacionada con la topografía del cultivo teniendo en cuenta que por un lado están los mismos factores que influyen en la eficiencia: la pendiente, inundado de ciertas áreas, etc., y por otro lado es necesaria la georeferenciación de las tareas a realizar para ser capaz de llevar a cabo el trabajo de los sensores y las máquinas en el lugar correcto. Es por esta razón por la que la primera tarea a realizar en MLC es el levantamiento topográfico del cultivo. Las técnicas utilizadas para dicha labor varían en función de la procedencia de los datos: la medición in situ de las coordenadas con instrumentos clásicos como la estación total o GPS (del inglés Global Positioning System), actualmente no son económicamente viables en MLC. La restitución fotogramétrica de las imágenes aumenta el rendimiento, pero no es factible en MLC debido al coste del software y el hardware necesario, así como el grado de especialización requerido. El uso de satélites de alta resolución e imágenes de aviones tripulados limitan a menudo su uso en MLC. En tales casos, el uso de vehículos aéreos no tripulados (UAV, del inglés Unmanned Aerial Vehicles) puede ser una alternativa práctica a los satélites y los vuelos tripulados aéreos para imágenes de alta resolución. Esta tesis se divide en cinco capítulos diferentes. En el primer capítulo se presenta una revisión general del tema. El segundo está relacionado con la calibración geométrica de la cámara digital no métrica utilizada para la producción de las ortoimágenes y Modelos Digitales de Elevaciones (MDE) de diferentes zonas de estudio. Para este trabajo se probaron diferentes metodologías y la precisión de los resultados muestra que la cámara digital de bajo coste y el software fotogramétrico comercial empleado para la calibración de la cámara se pueden utilizar para la fotogrametría UAV con resultados precisos. En el tercer capítulo se presenta una metodología para producción de ortoimágenes y MDE con fotogrametría UAV y la evaluación de la exactitud de los productos. En este capítulo se obtuvieron ortoimágenes y MDEs utilizando imágenes tomadas con una cámara digital compacta no métrica montada en un UAV. Se utilizó un software fotogramétrico comercial de bajo coste para el procesamiento de las imágenes y se evaluaron las precisiones de los productos obtenidos calculando el Error Medio Cuadrático (EMC). Los resultados muestran que la metodología y el equipo utilizado en este trabajo son adecuados para obtener productos fotogramétricos de precisión y a bajo coste. El siguiente capítulo prueba la capacidad de las imágenes multiespectrales y multitemporales (bandas infrarrojas, rojo, azul), adquiridos a partir del UAV durante el crecimiento de un cultivo de girasol en diferentes momentos del día y con diferentes resoluciones, para estimar el indice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI, del inglés Normalized Difference Vegetation Index) y estudiar su relación con varios índices relacionados con el rendimiento de los cultivos, con el objetivo de generar información útil para aplicar las técnicas de Agricultura de Precisión (AP). Los resultados muestran que el UAV utilizado en este trabajo ha demostrado ser una buena plataforma para la utilización de un sensor que permite el cálculo de NDVI de un cultivo de girasol en su desarrollo. Además, las imágenes pueden ser tomadas en los momentos críticos a lo largo del crecimiento del cultivo, sin límites debido a las condiciones climáticas y la disponibilidad del dispositivo. En el último capítulo se presentan las conclusiones generales de la tesis.

Modelo para la determinación del volumen de aplicación de fitosanitarios en cultivos de tomate en invernadero

/0 Comentarios/en , /por

Fecha de defensa:

2013

Doctorando:

Francisco César Páez Cano

Directores:

Julián Sánchez-Hermosilla López

Fernando Carvajal Ramírez

Francisco Agüera Vega

https://www.educacion.gob.es/teseo/mostrarRef.do?ref=1045077

RESUMEN

La aplicación de productos fitosanitarios para el control de plagas y enfermedades en invernadero, se realiza habitualmente mediante el empleo de equipos poco tecnificados, como son las pistolas pulverizadoras manuales. Se trata de equipos de bajo coste, fácil mantenimiento y adecuados para controlar problemas fitosanitarios puntuales y localizados. Sin embargo, presentan una serie de inconvenientes como son: falta de uniformidad, elevadas pérdidas en el suelo, alto riesgo de exposición del operador y dificultad para regular la presión y los volúmenes de aplicación.

Además, en las etiquetas de los envases de productos fitosanitarios, aparece la concentración o el volumen de caldo a aplicar por unidad de superficie en función del tipo de cultivo. En invernadero, los cultivos tienen un crecimiento rápido, por lo que, una tasa de aplicación basada en una cantidad fija de producto por unidad de superficie puede dar como resultado grandes pérdidas y/o sobredosis de producto en los primeros estadíos de crecimiento, o tasas insuficientes cuando el cultivo esté completamente desarrollado. Por tanto, para resolver estos problemas, el volumen de aplicación debe estar adaptado a la masa vegetal presente en el invernadero cuando se realice el tratamiento.

En este trabajo de tesis se han desarrollado 9 modelos, para un cultivo de tomate de invernadero, que permiten estimar la superficie foliar (LAI) a partir de parámetros geométricos fácilmente medibles en la masa vegetal. El modelo basado en el PRV (Plant Row Volume) es el que ha dado mejores resultados. Para el cálculo del volumen de aplicación, se ha adaptado al índice PRV el modelo de dosificación basado en la Deposición Media, que ha sido validado desde un punto de vista técnico y biológico. El uso de este modelo ha permitido una reducción de más del 30% de la cantidad de fitosanitario aplicado, sin pérdida de rendimiento. El PRV permite el uso de estrategias de aplicación adaptadas al cultivo, con un gran ahorro en las cantidades de producto químico utilizado, en comparación con el sistema convencional de dosificación.

Además se ha desarrollado una aplicación informática, denominada GreenRate, cuyo objetivo es facilitar el uso del modelo de dosificación basado en la Deposición Media adaptado al PRV, permitiendo así el cálculo del volumen de aplicación y de los parámetros operacionales necesarios durante el tratamiento. También se han elaborado una serie de tablas y gráficos que facilitan el uso del modelo de estimación del volumen de aplicación

Arqueología Industrial: Estudio de la Torre del Humo de la Fábrica de San Andrés (Adra, Almería). Documentación geométrica, reconstrucción virtual e integración urbanística

/0 Comentarios/en , /por

Fecha de defensa:

2013

Doctorando:

Eva María Quintana Delgado

Directores:

Fernando Carvajal Ramírez

Francisco Agüera Vega

Julián Sánchez-Hermosilla López

https://www.educacion.gob.es/teseo/mostrarRef.do?ref=1042947

RESUMEN

Actualmente, Almería se abre camino dando la espalda a un recurso económico que constituyó el principal soporte material de la provincia durante más de un siglo; la minería (Pérez de Perceval, 1989; Sánchez, 1992). De aquella época, sólo quedan las ruinas de las minas, fábricas, embarcaderos… que, en distintas zonas de la provincia, son mudo testimonio de un pasado no lejano.
Este legado del siglo XIX está muy presente en Adra, con los restos de la Fábrica de San Andrés, una de las principales fundiciones de plomo de la época gracias a su localización y avances tecnológicos (López, 2008; Sánchez, 2006).

La base en la que se sustenta la elaboración y ejecución de la presente tesis, es el estudio integral de esta Fundición, que se estructurará en tres partes: la primera consistirá en conocer el funcionamiento de la Fábrica en su época de esplendor y analizar los acontecimientos que así lo permitieron, en una segunda parte se analizará el presente de la Fábrica para conocer su uso actual, su integración en la ciudad, etc. y por último se procederá a realizar una actuación de futuro consecuente con los resultados obtenidos.
Para contextualizar históricamente la Fábrica de San Andrés, en primer lugar, se analizará su relación con la Sierra de Gádor ya que gracias a ella Almería vivió este proceso industrial, de cuya importancia se ha escrito gran cantidad de información (Cara, 2002; Muñoz. y Sánchez, 1991; Nadal, 1975; Pérez de Perceval y Sánchez, 2001; Pérez de Perceval, 1984). Además la fábrica abderitana es comparada con otras para atestiguar su importancia en la época y explicar detalladamente su funcionamiento y componentes. Dentro de esta sección se realiza un estudio gráfico de todos sus componentes.
También hay que caracterizar el estado actual de la fundición y los elementos de ésta que han llegado a nuestros días. Estos elementos son, las Torres de los Perdigones, la Fabriquilla del Vinagre, la Torre del Humo y la cámara de condensación, pero no todos en igualdad de condiciones, debido a que las dos primeras se convierte en objetivos de numerosas restauraciones y emblema de la ciudad, mientras que las otras dos se encuentran en un estado de tal deterioro que hace peligrar su existencia. Deben analizarse las causas del aparente abandono de algunos de sus componentes y hacerse una propuesta de restauración, en su caso.
Con todo esto se dará a estos elementos, y especialmente a la Torre del Humo, el reconocimiento que probablemente merezca, a través de la propuesta de rehabilitación e integración en la ciudad, ayudándonos con los medios gráficos actuales.

Análisis y evaluación de riesgos de incidencias naturales en el sistema productivo agrario intensivo de Almería

/0 Comentarios/en , /por

Fecha de defensa:

2011

Doctorando:

Carlos Fernández Sierra

Directores:

Fernando Carvajal Ramírez

Francisco Agüera Vega

Jerónimo José Pérez Parra

https://www.educacion.gob.es/teseo/mostrarRef.do?ref=1039563

RESUMEN

La estructura del invernadero es el elemento cualitativamente más importante de la explotación superintensiva predominante en la provincia de Almería, y del que depende en gran medida la capacidad productiva de la misma. A su vez, es el elemento que libera la producción agrícola del azar meteorológico.

Desde el punto de vista económico, la inversión que representa la construcción o mejora de un invernadero, es elevada. Por este motivo, asegurar las estructuras de los invernaderos se antoja como una auténtica necesidad a la hora de garantizar al agricultor su medio de vida.

La Tesis Doctoral se circunscribe dentro del área de estudios para desarrollar las nuevas coberturas previstas tras la modificación de la Ley de seguros agrarios relativas a daños sobre instalaciones y medios elementos productivos de la parcela.

Se estudia el escenario actual de los seguros agrarios, y en particular la situación actual del seguro de estructuras de invernaderos. Posteriormente se analizan los daños, según estudios anteriores de siniestralidad, de las causas que producen estos daños. Se hace un estudio estructural de los elementos que componen el invernadero, efectos cualitativos y magnitud de dichos daños. A raíz de estos datos, se elabora un modelo basado en un sistema de  scoring, base de datos alimentada por visitas técnicas de campo a distintas explotaciones. De esta manera, se realiza una selección de riesgos teniendo en cuenta diferentes variables técnicas que nos capacita a la hora de discernir entre la asegurabilidad o no de distintas estructuras de invernadero. Por último, se caracteriza el parque de invernaderos de la provincia de Almería en relación a la asegurabilidad de los mismos