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Tipo: Tese
Título: Volume foliar de plantas arbóreas com sensor laser na aplicação de agrotóxico
Título(s) alternativo(s): Leaf volume of woody plants with laser sensor in the application of pesticides
Autor(es): Quirino, André Luís da Silva
Primeiro Orientador: Teixeira, Mauri Martins
Primeiro coorientador: Valente, Domingos Sárvio Magalhães
Segundo coorientador: Fernandes, Haroldo Carlos
Primeiro avaliador: Vitória, Edney Leandro da
Segundo avaliador: Rodrigues, Gilton Jose
Terceiro avaliador: Vieira, Rogério Faria
Abstract: A mensuração de plantas por meio do método TRV (Tree Row Volume) considera cada linha de plantas a ser pulverizada como uma parede de folhagens, sendo o volume de pulverização suficiente para recobri-la. Esta medição não leva em conta a desuniformidade do dossel, com relação à altura, à profundidade e à densidade foliar das plantas. É necessário conhecer essa variabilidade espacial do dossel de plantas, para individualizar da aplicação de agrotóxicos. O sistema LIDAR é uma técnica de sensoriamento remoto baseada na medição do tempo que um pulso laser leva entre a transmissão e a recepção. Objetivou-se, com este trabalho, avaliar a utilização do LMS (Laser Measurement System) como ferramenta para determinar, em tempo real o volume do dossel de plantas arbóreas em diferentes velocidades de trabalho e o seu desempenho em caracterizar o dossel de plantas arbóreas. Primeiramente, foi avaliado o desempenho do programa computacional MatLab, como mediador da interação e da transferência de dados entre o LMS e o computador, de maneira a representar o ambiente real de forma virtual. Para determinar o volume do dossel de plantas arbóreas, em tempo real, utilizou- se o método das áreas e da envoltória convexa. Também foram obtidos dados relativos ao número de impactos no interior do dossel. A comunicação entre o computador e o LMS foi efetuada por meio de uma conexão ethernet, que permitiu a transferência de dados em tempo real. O LMS foi acoplado a uma ponte móvel, com velocidade controlável, a uma altura de 0,97 m e a uma distância de 1,52 m do caule da planta. Foram utilizadas as velocidades de 0,5; 1; 2; 3; 5 e 6 km h-1, estas velocidades foram utilizadas para realizar o estudo de desempenho do sistema em condição controlada, com velocidade constante e percurso pré-determinado. A mensuração manual do volume do dossel foi realizada com a mensuração do volume de Whitney. Ademais considerou-se o volume do dossel como um esferoide prolato e a altura estratificada. Gerado o perfil de uma fatia simples, mensurada pelo LMS, a área superficial, perpendicular à linha de percurso do laser foi obtida com o método de coordenadas superficiais. De posse dos dados de nuvem de pontos, aplicou-se a função Convex hull (envoltória convexa) sobre os pontos correspondentes a cada uma das plantas, para obtenção de seu volume. Avaliou-se a capacidade do método empregado em determinar a altura (Am) e a largura do dossel (Lm), por meio da análise da nuvem de pontos 3D gerada. Uma vez conhecido o perfil de uma fatia simples mensurada pelo LMS, a área foi obtida superficial, perpendicular à linha de percurso do LMS. O volume do dossel foi calculado pela soma do volume de cada fatia simples. Nessa cálculo incluíram-se todas as fatias no comprimento total da linha de trajetória. O programa computacional MatLab foi eficaz como software para o envio de mensagens, a fim de configurar e utilizar o LMS. A medição do volume de plantas arbóreas com o LMS permitiu determiná-lo em tempo real. Os resultados sugerem que a determinação do volume do dossel de plantas arbóreas pelo método da envoltória convexa deve ser realizada quando a velocidade de deslocamento é superior a 3 km h-1. O LMS mostrou é capaz de coletar dados acerca das características de altura e largura de plantas arbóreas, com economia de mão de obra e tempo.
Plants measurement using the TRV method considers each plant row to be sprayed as a foliage wall, and the spraying volume should be enough to cover it. This consideration does not take into account an uneven canopy, with respect to the height, the depth and the plant foliar density. Considering the spatial variability of the plant canopy, as the height, depth and density, it becomes necessary to individualize the pesticides application on the plants crown. The LIDAR system is a remote sensing technique based on measuring the time that a laser pulse takes between its transmission and reception. The aim of this study was to evaluate the use of LMS (Laser Measurement System), 111 model, as a tool to determine, in real time, the canopy volume of woody plants in different working speed, as evaluate its performance in characterize the canopy of woody plants. First of all, it was evaluated the performance of MatLab software, as mediator of the interaction and the data transfer between the LMS and the computer, in order to represent the real environment virtually. To determine the canopy volume in real time, it was used the areas method and the convex hull methodology. Data of number of impacts in relation to the depth, the height and the width of the canopy were also extracted. The communication between the computer and the LMS was done by an Ethernet connection, which allowed data transfer in real time. The LMS was coupled to a mobile bridge, with the ability to control the working speed at a height of 0.97 m and 1.52 m from the plants row. It was used the working speed of 0.5, 1, 2, 3, 5 and 6 km h-1. This configuration was used to study the system performance, working in controlled conditions, with constant speed and predetermined route. The manual measurement of canopy volume was performed with the Whitney volume determination, also considering the canopy volume as a prolate spheroid, and the stratified height method. Generated the pattern of a simple slice measured by the LMS, the surface area perpendicular to the laser travel line was obtained by applying the surface coordinate method. With the data of the cloud of points, it was applied the convex hull function on the corresponding point of each plant to obtain its volume. It was evaluated the ability of the used method for determining the canopy height (Am) and the width (Lm) by analyzing the 3D cloud of points generated. Once the pattern of a simple slice measured by the LMS was known, the surface area perpendicular to the LMS travel line was obtained. The canopy volume was calculated by summing the volume of each simple slice, so all of the slices in the total length of the travel line were included. It was possible to use the MatLab software as a mediator of messages sending in order to configure and use the LMS. The methodology for measuring the canopy volume with the LMS was able to determine the canopy volume in real time. The measurement of canopy volume of woody plants with the LMS sensor is an important tool to save spray solution volume. The determination of canopy volume by the convex hull method is indicated when the working speed is higher than 3 km h-1. Under the conditions of this study, the LMS showed being a tool that is able to collect data from height and width of woody plants, making a less arduous procedure and reducing the need for the work to be performed manually.
Palavras-chave: Produtos químicos agrícolas - Aplicação
Tecnologia de aplicação
Sensor laser
Automação
Agricultural chemicals - Application
Application technology
Laser sensor
Automation
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Construções rurais e ambiência; Energia na agricultura; Mecanização agrícola; Processamento de produ
Programa: Doutorado em Engenharia Agrícola
Citação: QUIRINO, André Luís da Silva. Leaf volume of woody plants with laser sensor in the application of pesticides. 2014. 72 f. Tese (Doutorado em Construções rurais e ambiência; Energia na agricultura; Mecanização agrícola; Processamento de produ) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2014.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/785
Data do documento: 21-Fev-2014
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