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ES2303476A1 - PROCEDURE FOR AUTOMATIC OBTAINING OF AGRONOMIC AND ENVIRONMENTAL INDICATORS OF PLANTATIONS OF TREES THROUGH TELEDETECTION. - Google Patents

PROCEDURE FOR AUTOMATIC OBTAINING OF AGRONOMIC AND ENVIRONMENTAL INDICATORS OF PLANTATIONS OF TREES THROUGH TELEDETECTION. Download PDF

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ES2303476A1
ES2303476A1 ES200700256A ES200700256A ES2303476A1 ES 2303476 A1 ES2303476 A1 ES 2303476A1 ES 200700256 A ES200700256 A ES 200700256A ES 200700256 A ES200700256 A ES 200700256A ES 2303476 A1 ES2303476 A1 ES 2303476A1
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trees
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plantation
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ES200700256A
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Luis Garcia Torres
Jose Manuel Peña Barragan
Francisca Lopez Granados
Montserrat Jurado Exposito
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Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Original Assignee
Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
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Abstract

Procedimiento para la obtención automática de indicadores agronómicos y ambientales de plantaciones de árboles mediante teledetección. Este procedimiento permite la caracterización cuantitativa de plantaciones de árboles basándose en teledetección de alta resolución espacial y en el procesado de las correspondientes imágenes, proporcionando una información sobre cada árbol y sobre el conjunto de la plantación. Así, proporciona información individualizada de las coordenadas - baricentro geográfico, superficie y productividad potencial, entre otros -, de cada árbol; y también caracteriza plantaciones de árboles en su conjunto, calculando entre otros parámetros el número total de árboles, su superficie y productividad potencial global; e indicadores de cobertura de otros usos de suelo que se definan, tales como cubiertas vegetal y suelo desnudo. Por tanto tiene aplicación en Agricultura y Medioambiente.Procedure for automatically obtaining agronomic and environmental indicators of tree plantations through remote sensing. This procedure allows the quantitative characterization of tree plantations based on remote sensing with high spatial resolution and on the processing of the corresponding images, providing information on each tree and on the plantation as a whole. Thus, it provides individualized information on the coordinates - geographic center of gravity, area and potential productivity, among others - of each tree; and it also characterizes tree plantations as a whole, calculating, among other parameters, the total number of trees, their area and global potential productivity; and coverage indicators of other land uses that are defined, such as vegetation covers and bare soil. Therefore it has application in Agriculture and Environment.

Description

Procedimiento para la obtención automática de indicadores agronómicos y ambientales de plantaciones de árboles mediante teledetección.Procedure for automatic obtaining of agronomic and environmental indicators of tree plantations by remote sensing.

Sector de la técnicaTechnical sector

Primer sector: AGRICULTURA y MEDIOAMBIENTE. Segundo sector EMPRESAS DE ASISTENCIA TÉCNICA AGRARIA O MEDIOAMBIENTAL, o bien AUDITORÍAS AGROAMBIENTALES PÚBLICAS (ADMINISTRACIONES PÚBLICAS) O PRIVADAS. El segundo sector se refiere al seguimiento de los productores agrícolas que utilicen tecnologías de agricultura de precisión con objeto de alcanzar los beneficios económicos y medioambientales propios de la misma, tales como la aplicación reducida de fertilizantes, fitosanitarios y/o dosis de riego por goteo, efectuando dichas aplicaciones no de forma extensiva y uniforme en toda la superficie de parcela agrícola, sino adaptada a las necesidades de cada árbol, cuya caracterización y mapeo geográfico, objeto de esta patente, se lleve a cabo previamente.First sector: AGRICULTURE and ENVIRONMENT. Second sector AGRICULTURAL TECHNICAL ASSISTANCE COMPANIES OR ENVIRONMENT, or PUBLIC AGRO-ENVIRONMENTAL AUDITS (PUBLIC ADMINISTRATIONS) OR PRIVATE. The second sector is refers to the monitoring of agricultural producers who use precision agriculture technologies in order to reach economic and environmental benefits of the same, such as the reduced application of fertilizers, phytosanitary and / or drip irrigation dose, making such applications not of extensive and uniform shape across the entire plot surface agricultural, but adapted to the needs of each tree, whose characterization and geographical mapping, object of this patent, is carry out previously.

Estado de la técnicaState of the art Teledetección, conceptos básicosRemote sensing, basics

La teledetección es una tecnología que consiste en captar información de los objetos o accidentes que ocurren en la superficie terrestre o en la atmósfera sin entrar en contacto físico con ellos. Comprende la medida y el registro de la energía electromagnética reflejada o emitida por éstos, y conlleva la interpretación y relación de esta información con la naturaleza y propiedades de éstos. La captura de la energía reflejada se lleva a cabo mediante sensores remotos instalados en plataformas aerospaciales (satélites y aviones) que registran la energía reflejada correspondiente a diversas frecuencias del espectro electromagnético, que van desde las ondas de radio de baja frecuencia pasando por el espectro visible (bandas azul, verde y roja) hasta los rayos X, gamma e incluso cósmicos. Cada cuerpo o cubierta terrestre presenta una forma peculiar de reflejar o emitir energía que se conoce como signatura o firma espectral (Chuvieco, 2002). En las últimas décadas las tecnologías en las que se basa la teledetección y sus aplicaciones se han desarrollado enormemente. Hoy día la teledetección es una herramienta muy importante en muy diversas áreas de las ciencias tales como meteorología, oceanografía, climatología, ciencias militares, ciencias de la tierra, y protección civil, entre otras.Remote sensing is a technology that consists in capturing information about the objects or accidents that occur in Earth's surface or in the atmosphere without coming into contact Physical with them. It includes the measurement and registration of energy electromagnetic reflected or emitted by them, and entails the interpretation and relationship of this information with nature and properties of these. The capture of the reflected energy is taken to out using remote sensors installed on platforms aerospace (satellites and airplanes) that record energy reflected corresponding to various spectrum frequencies Electromagnetic, ranging from low radio waves frequency passing through the visible spectrum (blue, green and red) to x-rays, gamma and even cosmic. Each body or land cover presents a peculiar way of reflecting or emitting energy known as a signature or spectral signature (Chuvieco, 2002). In the last decades the technologies on which the  Remote sensing and its applications have been greatly developed. Today remote sensing is a very important tool in very various areas of science such as meteorology, oceanography, climatology, military sciences, sciences land, and civil protection, among others.

Aplicaciones de la teledetección a la agriculturaApplications of remote sensing to agriculture

En teledetección es esencial conocer el comportamiento o signatura espectral de cada una de las diversas superficies o usos de suelo a las diferentes longitudes de onda. La energía reflejada por la vegetación y el suelo desnudo en las longitudes de onda roja e infrarroja varía muy considerablemente (Cloutis et al., 1996). Cultivos densos y sanos se caracterizan por una elevada absorción de energía/radiación roja y una alta reflectancia de la radiación infrarroja. Con frecuencia es conveniente combinar estas medidas (y otras en otras bandas) en un solo índice que resalte la sensibilidad a las variaciones en el cultivo. Dichas combinaciones son conocidas como índices de vegetación. Hay un gran número de ellos, tantos como operaciones matemáticas se estime oportuno definir. Sus ventajas son: 1) aumentar las diferencias relativas entre los valores digitales que caracterizan cada uso del suelo, 2) reducir el número de datos obtenidos a un solo valor característico, 3) obtener valores adimensionales que permiten su comparación espacial y temporal y, 4) en ocasiones, eliminar efectos indeseados de iluminación, orografía, etc. (Jackson y Huete, 1991). Uno de los más conocidos es el NDVI ("Normalised Difference Vegetation Index"). Una actividad fotosintética alta, es decir una vegetación sana y vigorosa, implica un alto valor de NDVI debido a una alta reflectividad en la banda del infrarrojo cercano y una alta absorción de energía en la banda roja. Por tanto, NVDI, calculado con medidas en tierra (Kanemasu 1990), imágenes de satélite (Anderson et al., 1993) o fotografías áreas (Denison et al., 1996) presenta una alta correlación con la producción final del cultivo.In remote sensing it is essential to know the spectral behavior or signature of each of the different surfaces or land uses at different wavelengths. The energy reflected by the vegetation and bare soil in the red and infrared wavelengths varies very considerably (Cloutis et al ., 1996). Dense and healthy cultures are characterized by a high absorption of red energy / radiation and a high reflectance of infrared radiation. It is often convenient to combine these measures (and others in other bands) in a single index that highlights the sensitivity to variations in the crop. Such combinations are known as vegetation indices. There are a large number of them, as many as mathematical operations are deemed appropriate to define. Its advantages are: 1) increase the relative differences between the digital values that characterize each land use, 2) reduce the number of data obtained to a single characteristic value, 3) obtain dimensionless values that allow its spatial and temporal comparison and, 4 ) sometimes eliminate unwanted effects of lighting, orography, etc. (Jackson and Huete, 1991). One of the best known is the NDVI (" Normalised Difference Vegetation Index "). A high photosynthetic activity, that is to say a healthy and vigorous vegetation, implies a high value of NDVI due to a high reflectivity in the near infrared band and a high absorption of energy in the red band. Therefore, NVDI, calculated with measurements on land (Kanemasu 1990), satellite images (Anderson et al ., 1993) or photographs areas (Denison et al ., 1996) has a high correlation with the final crop production.

Los trabajos sobre clasificación de los usos del suelo mediante imágenes de satélite de resolución espacial media/baja o fotografías aéreas utilizando índices de vegetación se pueden considerar como clásicos en teledetección y se han llevado a cabo en áreas muy diversas: costeras, parques naturales, masas forestales, zonas agrícolas, entre otras muchas. También se han llevado a cabo trabajos para detectar de forma sistemática las anomalías en el desarrollo de los cultivos de regadío en Aragón (López-Lozano y Casterad, 2003), y monitorizar el crecimiento de cultivos con datos biofísicos como altura de la planta, el área foliar (LAI) y biomasa (Calera et al., 2001; 2002), o para estimar el efecto a largo plazo de los cambios en los usos de suelo sobre la evapotranspiración de los cultivos utilizando imágenes Landsat 5 TM y Landsat 7 ETM+ de 1982 a 2000 (Lanjeri et al., 2001; 2002) en la zona de Castilla-La Mancha. También se están produciendo avances muy significativos en la teledetección de malas hierbas en cultivos con sensores aerotransportados multiespectrales (Goel et al., 2002; Schmidt & Skidmore, 2003; Koger et al. 2004; Smith & Blackshaw, 2003; Girma et al. 2005; Felton et al. (2002), Radhakrishnan et al. (2002) y Thorp & Tian (2004) e incluso se ha desarrollado una metodología para mapear infestaciones tardías de malas hierbas en cultivos mediante imágenes remotas de alta resolución espacial (López-Granados et al. 2006; Peña-Barragán et al., 2007). Para llevar a cabo dicho trabajos es necesario que existan diferencias en las firmas espectrales entre el cultivo y las especies de malezas en determinados momentos del ciclo fenológico (Everitt et al. 1994; Everitt & Deloach 1990; Lass & Callihan 1997; Peña-Barragán et al. 2006).The work on land use classification by means of satellite images of medium / low spatial resolution or aerial photographs using vegetation indexes can be considered as classics in remote sensing and have been carried out in very diverse areas: coastal, natural parks, masses forestry, agricultural areas, among many others. Work has also been carried out to systematically detect anomalies in the development of irrigated crops in Aragon (López-Lozano and Casterad, 2003), and monitor the growth of crops with biophysical data such as plant height, leaf area (LAI) and biomass (Calera et al ., 2001; 2002), or to estimate the long-term effect of changes in land use on crop evapotranspiration using Landsat 5 TM and Landsat 7 ETM + images of 1982 to 2000 (Lanjeri et al ., 2001; 2002) in the area of Castilla-La Mancha. There are also very significant advances in remote sensing of weeds in crops with multispectral airborne sensors (Goel et al ., 2002; Schmidt & Skidmore, 2003; Koger et al . 2004; Smith & Blackshaw, 2003; Girma et al . 2005 ; Felton et al . (2002), Radhakrishnan et al . (2002) and Thorp & Tian (2004) and a methodology has been developed to map late weeds infestations in crops using remote spatial high resolution images (López-Granados et al . 2006; Peña-Barragán et al ., 2007) In order to carry out this work it is necessary that there are differences in the spectral signatures between the crop and the weed species at certain moments of the phenological cycle (Everitt et al . 1994 ; Everitt & Deloach 1990; Lass & Callihan 1997; Peña-Barragán et al . 2006).

Existen diversos trabajos cuyo objetivo es caracterizar grandes áreas de vegetación/bosques mediante imágenes remotas de baja resolución espacial, de 30 a 100 metros de pixel, o incluso superior (Kokaly et al. 2003; Schmidt and Skidmore. 2003). Peña-Barragán et al. (2005) ha desarrollado una metodología para caracterizar la cubierta vegetal en olivar mediante fotografías aéreas de baja resolución espacial.There are several works whose objective is to characterize large areas of vegetation / forests through remote images of low spatial resolution, 30 to 100 meters of pixel, or even higher (Kokaly et al . 2003; Schmidt and Skidmore. 2003). Peña-Barragán et al . (2005) has developed a methodology to characterize the vegetation cover in olive groves through aerial photographs of low spatial resolution.

Sin embargo, no se conocen trabajos que caractericen las plantaciones de árboles con imágenes de alta resolución espacial para su aplicación en agricultura de precisión.However, there are no known works that characterize tree plantations with high images spatial resolution for application in agriculture of precision.

Programas informáticos de manejo de imágenes remotasRemote image management software

ENVI®: Hoy día están disponibles comercialmente programas informáticos ("software") para el procesamiento e interpretación de las imágenes, entre otros ILWIS®, ERDAS® y ENVI®. En particular, el programa informático ENVI ("the Environment for Visualizing Images", ENVI®) es un potente sistema de proceso de imágenes remotas ampliamente usado en muy diversos países del mundo y en muy diversas disciplinas científicas. Permite un manejo muy diverso de las matrices de datos captadas por los sensores remotes y su visualización de forma coherente y compresiva. ENVI ha sido desarrollado y está registrado por Research Systems International (RSI) Global Services (http://www.rsinc.com/). ENVI® : Today software programs (" software ") are available commercially for the processing and interpretation of images, among others ILWIS®, ERDAS® and ENVI®. In particular, the ENVI software (" the Environment for Visualizing Images ", ENVI®) is a powerful remote image processing system widely used in many different countries of the world and in many different scientific disciplines. It allows a very diverse handling of the data matrices captured by the remote sensors and their visualization in a coherent and compressive way. ENVI has been developed and is registered by Research Systems International (RSI) Global Services ( http://www.rsinc.com/ ).

Las matrices de datos soporte de cada imagen se componen de filas y columnas de unidades espaciales ó pixeles. La dimensión del pixel coincide con el área de su resolución espacial. Para cada banda espectral, cada pixel está definido por un valor digital. Entre las ventajas de ENVI cabe destacar las siguientes: a) combina a través de funciones interactivas los archivos de datos de las bandas del espectro electromagnético captadas por el sensor/es. En cada archivo, los datos de cada banda se archivan de forma independiente y se tiene acceso a los mismos de forma individualizada o simultanea mediante funciones. Si se abren varios archivos, se pueden procesar los datos de diversos tipos de bandas se pueden procesar como si pertenecieran a un mismo grupo o imagen; b) ordena los datos de cada banda en ventanas de 8- ó 24- bit; c) desarrolla diversas ventanas o pantallas (interfaz, "display") conocidas por el nombre de Image, Zoom, y Scroll, pudiendo ajustarse el tamaño de cada una de ellas. El usuario de ENVI dispone de muchas posibilidades de análisis interactivo ENVI, visualizando cada una de dichas ventanas; d) permite diversas formas de solapamiento de imágenes en diversas ventanas para su estudio comparativo espacial y espectral, lo que es especialmente útil en imágenes multibandas y multiespectrales; e) proporciona diversos herramientas interactivas para visualizar y analizar vectores y atributos GIS (Sistemas de Información Geográfica), entre otras el aumento del rango de la matriz de datos ("contrast stretching") y los gráficos de dispersión en dos dimensiones ("two-dimensional scatter plots"); f) proporciona una extensa lista de funciones/algoritmos para el procesamiento de imágenes de forma fácil e inmediata,
tales como transformaciones, filtros, clasificaciones, registro y correcciones geométricas, y análisis espectral.
The supporting data matrices of each image are made up of rows and columns of spatial units or pixels. The pixel dimension matches the area of its spatial resolution. For each spectral band, each pixel is defined by a digital value. Among the advantages of ENVI are the following: a) it combines through interactive functions the data files of the electromagnetic spectrum bands captured by the sensor / s. In each file, the data of each band is archived independently and they are accessed individually or simultaneously through functions. If multiple files are opened, data from different types of bands can be processed and processed as if they belonged to the same group or image; b) sorts the data of each band in 8- or 24-bit windows; c) develops various windows or screens (interface, " display ") known by the name of Image, Zoom, and Scroll, being able to adjust the size of each of them. The ENVI user has many possibilities for interactive ENVI analysis, displaying each of these windows; d) allows various forms of image overlap in different windows for spatial and spectral comparative study, which is especially useful in multiband and multispectral images; e) provides various interactive tools to visualize and analyze vectors and attributes GIS (Geographic Information Systems), among others the increase in the range of the data matrix (" contrast stretching ") and the two-dimensional scatter plots (" two- dimensional scatter plots "); f) provides an extensive list of functions / algorithms for image processing easily and immediately,
such as transformations, filters, classifications, registration and geometric corrections, and spectral analysis.

IDL: ENVI está escrito en IDL (Interactive Data Language, IDL®), un lenguaje de programación informática potente y sistematizado que permite un proceso de imágenes integrado. La flexibilidad de ENVI se debe en gran medida a la versatilidad de IDL. Para el funcionamiento de ENVI se requiere pues la instalación de IDL, bien en una versión básica ("runtime version of IDL") o en una versión completa ("full version of IDL") que permite incluir las propias funciones/comando/funciones del usuario. Los usuarios de ENVI pueden usar todas las funciones de ENVI, pero no escribir sus rutinas o comandos ("custom routines"). Los manuales de ENVI y IDL contienen extensa información sobre los mismos ("Using IDL and the IDL Reference Guide and IDL Help"). IDL : ENVI is written in IDL ( Interactive Data Language, IDL® ), a powerful and systematized computer programming language that allows an integrated imaging process. The flexibility of ENVI is largely due to the versatility of IDL. For the operation of ENVI, the installation of IDL is therefore required, either in a basic version (" runtime version of IDL ") or in a full version (" full version of IDL ") that allows to include the functions / command / functions of the Username. ENVI users can use all ENVI functions, but not write their routines or commands (" custom routines "). The ENVI and IDL manuals contain extensive information about them (" Using IDL and the IDL Reference Guide and IDL Help ").

``Clustering Assessment IDL.IAS.1'' (en adelante subprograma CLUAS®): El subprograma CLUAS® (García-Torres et al. 2006) ha sido registrado en el Registro de la Propiedad Intelectual (Nº Registro 200699900440900). Consiste en la agrupación e integración de los valores digitales de píxeles contiguos según un rango de valores digitales (VD) y unas dimensiones espaciales definidos. Procede como sigue: a) se seleccionan los píxeles con valores digitales dentro de un determinado rango; fuera de ese rango los VD los hace igual a 0; b) se selecciona el tamaño de los agrupamientos; por encima de un número máximo de columnas y filas comienza un nuevo agrupamiento; y c) a continuación se agrupan e integran los VD de los píxeles que ocupan posiciones contiguas.`` Clustering Assessment IDL.IAS.1 '' ( hereinafter CLUAS® subprogram ): The CLUAS® subprogram (García-Torres et al . 2006) has been registered in the Intellectual Property Registry (Registry Number 200699900440900). It consists of the grouping and integration of digital values of adjacent pixels according to a range of digital values (DV) and defined spatial dimensions. It proceeds as follows: a) pixels with digital values are selected within a certain range; outside of that range the VD makes them equal to 0; b) the size of the groupings is selected; a new grouping begins above a maximum number of columns and rows; and c) the VD of the pixels that occupy adjacent positions are grouped and integrated below.

La definición de los agrupamientos es pues flexible y se establece según rango/s de valores digitales establecido y según tamaño del agrupamiento. Se define un rango de valores digitales, VD_{max} y VD_{min}, por ejemplo entre 50 y 88, y los valores digitales fuera de ese rango no los considera (los hace igual a 0). Por otro lado define las dimensiones máximas de cada agrupamiento, número máximo columnas (C_{max}) y de filas (F_{max}), de tal forma que los agrupamientos resultantes contendrán un número de píxeles inferior a M x N píxeles. El subprograma CLUAS® integra pues solo los valores digitales de los píxeles contiguos seleccionados, esto es con VD no igual a 0 y agrupados sin exceder los limites espaciales antes referidos. Opera sistemáticamente procesando en primer lugar las filas, de la fila 1 a la fila n, integrando los valores de los píxeles contiguos en el pixel situado en la derecha (cuyo valor número de la derecha es mayor).
Luego, de forma similar, procesa o integra los píxeles contiguos por columnas (de la columna 1 a la columna m).
The definition of the groupings is therefore flexible and is established according to the established digital value range / s and according to the group size. A range of digital values is defined, VD_ {max} and VD_ {min}, for example between 50 and 88, and digital values outside that range do not consider them (makes them equal to 0). On the other hand, it defines the maximum dimensions of each grouping, maximum number of columns (C_ {max}) and rows (F_ {max}), so that the resulting groupings will contain a number of pixels smaller than M x N pixels. The CLUAS® subprogram thus integrates only the digital values of the selected contiguous pixels, this is with DV not equal to 0 and grouped without exceeding the aforementioned spatial limits. It operates systematically by first processing the rows, from row 1 to row n, integrating the values of the adjacent pixels in the pixel located on the right (whose number value on the right is higher).
Then, similarly, it processes or integrates the adjacent pixels by columns (from column 1 to column m).

Hechos que justifican esta patenteFacts that justify this patent

1) La caracterización cuantitativa de plantaciones de árboles se lleva a cabo tradicionalmente "in situ", mediante visitas al terreno, y visualmente, de forma grosera, incluso en países tecnológicamente avanzados. Actualmente, la determinación de las características morfológicas y productivas de las diversas zonas de una misma plantación y más aún de cada árbol de la misma directamente en campo ("in situ") resulta prácticamente inviable desde un punto de vista técnico y económico.1) The quantitative characterization of tree plantations is traditionally carried out " in situ ", through site visits, and visually, rudely, even in technologically advanced countries. Currently, the determination of the morphological and productive characteristics of the different areas of the same plantation and even more of each tree of the same directly in the field (" in situ ") is practically unfeasible from a technical and economic point of view.

2) El manejo agronómico de las plantaciones de árboles se sigue llevando a cabo de forma extensiva y uniforme, incluso en países tecnológicamente muy desarrollados: en las parcelas de árboles las operaciones agrícolas de aplicación de fertilizantes, fitosanitarios y dosis de riego se realizan uniformemente, sin tener en cuenta las muy frecuentes diferencias entre zonas y/o árboles de una misma parcela.2) Agronomic management of plantations of trees are still carried out extensively and uniformly, even in technologically highly developed countries: in tree plots agricultural operations application of fertilizers, phytosanitary and irrigation doses are performed evenly, regardless of the very frequent differences between areas and / or trees of the same plot.

3) Las técnicas de teledetección son muy adecuadas para la caracterización de las parcelas, por los siguientes motivos: a) el sensor utilizado (satélite o fotografía aérea) registra lo que hay en campo (objetividad), b) el procedimiento de análisis de la imagen obtenida es rápido una vez se ha puesto el método a punto, c) permiten trabajar de forma secuencial, d) evitan los muestreos en campo; y e) posibilitan la planificación de la toma de imágenes en el momento oportuno y el retraso de su análisis el tiempo necesario, en caso de que fuese necesario, sin perder por ello
información.
3) Remote sensing techniques are very suitable for plot characterization, for the following reasons: a) the sensor used (satellite or aerial photography) records what is in the field (objectivity), b) the procedure for analyzing the Image obtained is fast once the method has been tuned, c) allow to work sequentially, d) avoid field sampling; and e) make it possible to plan the taking of images in a timely manner and to delay their analysis for the necessary time, if necessary, without losing
information.

El procedimiento objeto de la presente invención implementa, en una de sus etapas, el subprograma CLUAS® en el proceso de imágenes remotas de plantaciones de árboles proporcionando de forma automática una valiosa información individualizada para cada árbol, para determinadas zonas y para el conjunto de la plantación.The process object of the present invention  implements, in one of its stages, the CLUAS® subprogram in the process of remote images of tree plantations automatically providing valuable information individualized for each tree, for certain areas and for the Plantation set.

La presente invención permite sentar unas bases sólidas para el desarrollo de la agricultura de precisión en cualquier plantación de árboles, tales como alcornoques, almendros, encinas, cítricos, manzanos, olivos, viña, etc. Su objetivo es pues poner de manifiesto y salvaguardar los derechos de generación de información agronómica y ambiental sobre cada árbol y sobre el conjunto de la plantación de árboles mediante procesado de imágenes remotas mediante el subprograma CLUAS®.The present invention allows laying a foundation solid for the development of precision agriculture in any tree plantation, such as cork oaks, almond trees, holm oaks, citrus fruits, apple trees, olive trees, vineyards, etc. Your goal is therefore highlight and safeguard the rights of generation of agronomic and environmental information on each tree and on the set of tree planting by image processing  remote using the CLUAS® subprogram.

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Descripción de la invenciónDescription of the invention Descripción brevebrief description

Un objeto de la presente invención es un procedimiento para la obtención cuantitativa y automática de indicadores agronómicos y ambientales de plantaciones de árboles mediante teledetección, que comprende las siguientes etapas (ver Figura 1):An object of the present invention is a procedure for the quantitative and automatic obtaining of agronomic and environmental indicators of tree plantations by remote sensing, which includes the following stages (see Figure 1):

a) Toma de imágenes remotas de satélite o fotografía aérea hiperespectral, multiespectral o pancromática, con una resolución espacial próxima a 1 metro o inferior, preferiblemente en primavera tardía o verano, y también en otras épocas del año en las que se diferencien los árboles de los restantes usos del suelo tales como la vegetación desecada y/o suelo desnudo,a) Taking remote satellite images or hyperspectral, multispectral or panchromatic aerial photography, with  a spatial resolution close to 1 meter or less, preferably in late spring or summer, and also in others times of the year in which the trees differ from remaining land uses such as dried vegetation and / or bare ground,

b) Digitalización y georreferenciación, mediante GPS diferencial para asignar las coordenadas geográficas, en el caso de fotografías aéreas no digitalizadas ni georreferenciadas, respectivamente,b) Digitization and georeferencing, through Differential GPS to assign geographic coordinates, in the case of non-digitized or geo-referenced aerial photographs, respectively,

c) Análisis primario de la imagen que comprende a su vez las siguientes etapas:c) Primary analysis of the image comprising in turn the following stages:

c.1.)c.1.)
Transformación/obtención de imágenes simples compuestas por un sola banda ó índice, del espectro visible (azul: B, verde: G, rojo: R; e infrarrojo cercano NIR), pancromática, o cualquier otra banda en el caso de imágenes hiperespectrales, o de cualquier índice de vegetación que se defina mediante un algoritmo entre cualquiera de las bandas antes mencionadas,Transformation / obtaining simple images composed of a single band or index, of the visible spectrum (blue: B, green: G, red: R; and near infrared NIR), panchromatic, or any other band in the case of hyperspectral images, or of any vegetation index that is defined by an algorithm between any of the aforementioned bands,

c.2)c.2)
Definición de regiones representativas (``regiones de interés) de los principales usos en la imagen simple o imágenes simples seleccionadas,Definition of representative regions (`` regions of interest) of the main uses in the simple image or images simple selected,

c.3)c.3)
Definición de valores digitales frontera (VDF) de cada uso de suelo y clasificación/separación de los mismos en la imagen simple seleccionada, mediante un proceso iterativo de selección de VDF contrastado estadísticamente,Definition of digital frontier values (VDF) of each land use and classification / separation thereof in the selected simple image, through an iterative process of VDF selection statistically contrasted,

c.4)c.4)
Definición del agrupamiento del uso de suelo a caracterizar, con los parámetros dimensión (Max Columnas y Max Filas) y vecindario (proximidad de agrupación), según las características de resolución espacial de la imagen en proceso y el objetivo del estudio en curso,Definition of land use grouping a characterize, with the dimension parameters (Max Columns and Max Rows) and neighborhood (proximity of grouping), according to spatial resolution characteristics of the image in process and the objective of the ongoing study,

d) Activación del subprograma informático Clustering Assessment IDL.IAS.1 (CLUAS®) en el programa informático ENVI e implementación de la imagen seleccionada en CLUAS®, que comprende a su vez las siguientes etapas:d) Activation of the computer subprogram Clustering Assessment IDL.IAS.1 (CLUAS®) in the software  ENVI and implementation of the selected image in CLUAS®, which It also includes the following stages:

d.1)d.1)
Introducción en CLUAS® de los parámetros de los agrupamientos seleccionados en los puntos anteriores c.3) y c.4): VDF, dimensiones y vecindario,Introduction to CLUAS® of the parameters of the groupings selected in the previous points c.3) and c.4): VDF, dimensions and neighborhood,

d.2)d.2)
Procesado por CLUAS® de los indicadores agronómicos y ambientales de la plantación,Processed by CLUAS® of agronomic indicators and environmental plantation,

d.3)d.3)
Estudio de la información generada automáticamente por CLUAS®Study of automatically generated information by CLUAS®

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Otro objeto de la presente invención es la utilización del procedimiento para determinar en cualquier plantación de árbol los siguientes indicadores (relativos a árboles, cubierta vegetal y suelo desnudo):Another object of the present invention is the use of the procedure to determine in any tree planting the following indicators (relative to trees, vegetation cover and bare soil):

a) coordenadas/baricentro geográfico, superficie, y productividad potencial global y por unidad de área de cada árbol cada árbol de la plantación;a) geographical coordinates / barycenter, area, and overall potential productivity and per unit area of each tree each tree of the plantation;

b) el número total de árboles, superficie global, y productividad potencial global y unitaria de la plantaciones de árboles en su conjunto; yb) the total number of trees, area global, and potential global and unitary productivity of the tree plantations as a whole; Y

c) la superficie de otros usos de suelo que se definan, tales como cubiertas vegetal y suelo desnudo; operaciones que realiza automáticamente el subprograma CLUAS®.c) the surface of other land uses that are define, such as green roofs and bare soil; operations which automatically performs the CLUAS® subprogram.

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Descripción detalladaDetailed description

La presente invención de la invención se basa en que los inventores han constatado que es posible caracterizar de forma óptima y cuantitativa indicadores agronómicos y ambientales de plantaciones de árboles basándose en teledetección de alta resolución espacial y en el procesado de las correspondientes imágenes mediante el programa informático "Clustering Assessment IDL.IAS.1®" (en adelante CLUAS®), desarrollado por los inventores y que consiste en lo siguiente:The present invention of the invention is based on the fact that the inventors have found that it is possible to optimally and quantitatively characterize agronomic and environmental indicators of tree plantations based on remote sensing of high spatial resolution and the processing of the corresponding images by means of the computer program " Clustering Assessment IDL.IAS.1® " (hereinafter CLUAS®), developed by the inventors and consisting of the following:

a) Toma de imágenes remotas con una resolución espacial próxima a 1 metro o inferior, preferiblemente en primavera tardía o verano, y también en otras épocas del año en las que se diferencien los árboles de los restantes usos del suelo tales como la vegetación desecada y/o suelo desnudo,a) Taking remote images with a resolution space near 1 meter or less, preferably in spring late or summer, and also at other times of the year when differentiate trees from other land uses such as dried vegetation and / or bare soil,

b) Transformación de las imágenes originales mediante algún índice de vegetación y clasificación de los usos de suelo de interés; yb) Transformation of the original images through some vegetation index and classification of the uses of soil of interest; Y

c) Procesamiento de las imágenes seleccionadas mediante el programa informático CLUAS®.c) Processing of the selected images through the CLUAS® software.

En este sentido, el procedimiento objeto de esta invención se ha aplicado en imágenes remotas de plantaciones de árboles/parcelas de olivar, de agrios/cítricos y de bosque mediterráneo (clima templado de ambiente mediterráneo), donde ha sido posible diferenciar espectro-radiométricamente los usos de suelo tales como árboles, cubierta vegetal y suelo desnudo que caracterizan cualquier plantación de árbol, y con resultados satisfactorios y reproducibles (Ejemplo 1 y 2).In this sense, the procedure object of this  invention has been applied in remote images of plantations of trees / plots of olive groves, citrus / citrus and forest Mediterranean (temperate climate of Mediterranean environment), where it has it was possible to differentiate spectrum-radiometrically land uses such as trees, vegetation cover and soil bare that characterize any tree plantation, and with satisfactory and reproducible results (Example 1 and 2).

El procedimiento de la invención proporciona una información sobre cada árbol y sobre el conjunto de la plantación. Así, proporciona información individualizada de las coordenadas/baricentro geográfico, superficie y productividad potencial, entre otros, de cada árbol; y también caracteriza plantaciones de árboles en su conjunto, calculando entre otros parámetros el número total de árboles, su superficie y productividad potencial global; e indicadores de cobertura de otros usos de suelo que se definan, tales como cubiertas vegetal y suelo desnudo. CLUAS se puede utilizar para contribuir a la agricultura precisión, árbol a árbol, de cualquier plantaciones de árboles, tales como alcornoques, almendros, encinas, cítricos, manzanos, olivos, viña, etc., Y así mismo, para determinar a efectos comparativos la productividad potencial de determinadas zonas de una parcela o entre parcelas de cualquier plantación de árbol.The process of the invention provides a  information about each tree and the whole plantation. Thus, it provides individualized information of the coordinates / geographic barycenter, surface and productivity potential, among others, of each tree; and also characterizes tree plantations as a whole, calculating among others parameters the total number of trees, their surface and potential global productivity; and other coverage indicators land uses that are defined, such as plant coverings and soil naked. CLUAS can be used to contribute to agriculture precision, tree by tree, of any tree plantation, such as cork oaks, almond trees, holm oaks, citrus fruits, apple trees, olive trees, vineyards, etc., and likewise, to determine for purposes comparative potential productivity of certain areas of a plot or between plots of any tree plantation.

Tiene aplicación en Agricultura y Medioambiente, y más concretamente en Empresas de Asistencia Técnica Agraria o Medioambiental, o en Auditorias Agroambientales Públicas o Privadas. El procedimiento objeto de esta patente permitirá que determinadas empresas, como por ejemplo las de asistencia técnica agraria o medioambiental, o los servicios de auditorias agroambientales de las Administraciones Públicas o de entidades privadas, planifiquen las estrategias de aplicación de fertilizantes, fitosanitarios y riego con precisión, adaptadas estas operaciones a las características de cada árbol, estimen de forma comparativa la productividad potencial e indicadores agroambientales tales como el porcentaje de cobertura vegetal y/o suelo desnudo de determinadas zonas de una parcela y de parcelas diferentes. Esto último puede llegar a ser un requisito necesario para obtener el derecho de recepción de determinadas ayudas/subvenciones agro-ambientales.It has application in Agriculture and Environment, and more specifically in Agricultural Technical Assistance Companies or Environmental, or in Public Agro-Environmental Audits or Private. The procedure covered by this patent will allow certain companies, such as technical assistance agrarian or environmental, or audit services Agri-environmental of Public Administrations or entities private, plan the implementation strategies of fertilizers, phytosanitary and irrigation with precision, adapted these operations to the characteristics of each tree, estimate of comparative form the potential productivity and indicators agro-environmental such as the percentage of plant cover and / or bare soil of certain areas of a plot and plots different. The latter may become a necessary requirement. to obtain the right to receive certain agro-environmental grants / subsidies.

Así, el objeto de la presente invención es un procedimiento para la obtención cuantitativa y automática de indicadores agronómicos y ambientales de plantaciones de árboles mediante teledetección, que comprende las siguientes etapas (ver Figura 1):Thus, the object of the present invention is a procedure for the quantitative and automatic obtaining of agronomic and environmental indicators of tree plantations by remote sensing, which includes the following stages (see Figure 1):

a) Toma de imágenes remotas de satélite o fotografía aérea hiperespectral, multiespectral o pancromática, con una resolución espacial próxima a 1 metro o inferior, preferiblemente en primavera tardía o verano, y también en otras épocas del año en las que se diferencien los árboles de los restantes usos del suelo tales como la vegetación desecada y/o suelo desnudo,a) Taking remote satellite images or hyperspectral, multispectral or panchromatic aerial photography, with  a spatial resolution close to 1 meter or less, preferably in late spring or summer, and also in others times of the year in which the trees differ from remaining land uses such as dried vegetation and / or bare ground,

b) Digitalización y georreferenciación, mediante GPS diferencial para asignar las coordenadas geográficas, en el caso de fotografías aéreas no digitalizadas ni georreferenciadas, respectivamente,b) Digitization and georeferencing, through Differential GPS to assign geographic coordinates, in the case of non-digitized or geo-referenced aerial photographs, respectively,

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c) Análisis primario de la imagen que comprende a su vez las siguientes etapas:c) Primary analysis of the image comprising in turn the following stages:

c.1.)c.1.)
Transformación/obtención de imágenes simples compuestas por un sola banda ó índice, del espectro visible (azul: B, verde: G, rojo: R; e infrarrojo cercano NIR), pancromática, o cualquier otra banda en el caso de imágenes hiperespectrales, o de cualquier índice de vegetación que se defina mediante un algoritmo entre cualquiera de las bandas antes mencionadas,Transformation / obtaining simple images composed of a single band or index, of the visible spectrum (blue: B, green: G, red: R; and near infrared NIR), panchromatic, or any other band in the case of hyperspectral images, or of any vegetation index that is defined by an algorithm between any of the aforementioned bands,

c.2)c.2)
Definición de regiones representativas (``regiones de interés) de los principales usos en la imagen simple o imágenes simples seleccionadas,Definition of representative regions (`` regions of interest) of the main uses in the simple image or images simple selected,

c.3)c.3)
Definición de valores digitales frontera (VDF) de cada uso de suelo y clasificación/separación de los mismos en la imagen simple seleccionada, mediante un proceso iterativo de selección de VDF contrastado estadísticamente,Definition of digital frontier values (VDF) of each land use and classification / separation thereof in the selected simple image, through an iterative process of VDF selection statistically contrasted,

c.4)c.4)
Definición del agrupamiento del uso de suelo a caracterizar, con los parámetros dimensión (Max Columnas y Max Filas) y vecindario (proximidad de agrupación), según las características de resolución espacial de la imagen en proceso y el objetivo del estudio en curso,Definition of land use grouping a characterize, with the dimension parameters (Max Columns and Max Rows) and neighborhood (proximity of grouping), according to spatial resolution characteristics of the image in process and the objective of the ongoing study,

d) Activación del subprograma informático Clustering Assessment IDL.IAS.1 (CLUAS®) en el programa informático ENVI e implementación de la imagen seleccionada en CLUAS, que comprende a su vez las siguientes etapas:d) Activation of the computer subprogram Clustering Assessment IDL.IAS.1 (CLUAS®) in the software  SEND and implementation of the selected image in CLUAS, which It also includes the following stages:

d.1)d.1)
Introducción en CLUAS® de los parámetros de los agrupamientos seleccionados en los puntos anteriores c.3) y c.4): VDF, dimensiones y vecindario,Introduction to CLUAS® of the parameters of the groupings selected in the previous points c.3) and c.4): VDF, dimensions and neighborhood,

d.2)d.2)
Procesado por CLUAS® de los indicadores agronómicos y ambientales de la plantación,Processed by CLUAS® of agronomic indicators and environmental plantation,

d.3)d.3)
Estudio de la información generada automáticamente por CLUAS®.Study of automatically generated information by CLUAS®.

La datos/informe generado por CLUAS® proporciona información individualizada de las coordenadas/baricentro geográfico, superficie y productividad potencial, entre otros, de cada árbol; también caracteriza plantaciones de árboles en su conjunto, calculando entre otros parámetros el número total de árboles, e indicadores de su obertura y productividad potencial global, y la superficie de otros usos de suelo que se definan, tales como cubiertas vegetal y suelo desnudo.The data / report generated by CLUAS® provides  individualized coordinate information / barycenter geographical, surface and potential productivity, among others, of each tree; it also characterizes tree plantations in its set, calculating among other parameters the total number of trees, and indicators of their overture and potential productivity global, and the surface of other land uses that are defined, such as green roofs and bare soil.

El objetivo de esta invención es generar información agronómica y ambiental como la antes referida en plantaciones de árboles tales como olivo, cítricos, almendros, manzanos, alcornoques, encinas, etc., etc. Su objetivo es pues poner de manifiesto y salvaguardar los derechos de generación de información sobre cada árbol y sobre el conjunto de la plantación de árboles mediante el procesado de imágenes remotas con el subprograma CLUAS®.The objective of this invention is to generate agronomic and environmental information such as the one referred to in tree plantations such as olive, citrus, almond trees, apple trees, cork oaks, holm oaks, etc., etc. Your goal is therefore highlight and safeguard the rights of generation of information about each tree and the whole plantation of trees by processing remote images with the CLUAS® subprogram.

Las imágenes remotas se toman en el momento en el que sea posible diferenciar espectroradiométricamente los usos de suelo árboles, cubierta vegetal y suelo desnudo que caracterizan cualquier plantación de árbol. En climas templados de ambiente mediterráneo las imágenes se toman preferentemente al final de la primavera o durante en el verano.Remote images are taken at the moment that it is possible to differentiate spectroradiometrically the uses of soil trees, vegetation cover and bare soil that characterize Any tree plantation. In temperate ambient climates Mediterranean images are preferably taken at the end of the Spring or during the summer.

Otro objeto de la presente invención es la utilización del procedimiento para determinar en cualquier plantación de árbol los siguientes indicadores (relativos a árboles, cubierta vegetal y suelo desnudo):Another object of the present invention is the use of the procedure to determine in any tree planting the following indicators (relative to trees, vegetation cover and bare soil):

a) coordenadas/baricentro geográfico, superficie, y productividad potencial global y por unidad de área de cada árbol cada árbol de la plantación;a) geographical coordinates / barycenter, area, and overall potential productivity and per unit area of each tree each tree of the plantation;

b) el número total de árboles, superficie global, y productividad potencial global y unitaria de la plantaciones de árboles en su conjunto; yb) the total number of trees, area global, and potential global and unitary productivity of the tree plantations as a whole; Y

c) la superficie de otros usos de suelo que se definan, tales como cubiertas vegetal y suelo desnudo; operaciones que realiza automáticamente el subprograma CLUAS®.c) the surface of other land uses that are define, such as green roofs and bare soil; operations which automatically performs the CLUAS® subprogram.

Asimismo, el procedimiento puede ser utilizado para discriminar y cuantificar mediante teledetección los usos de suelo que se definan en imágenes simples de una sola banda o índice vegetativo, basándose en el método de agrupamiento de pixeles de cada uso de suelo y estimación de su centro geográfico, número de pixeles integrados (NP) o superficie, valores digitales integrados en cada agrupamiento (VDAG) ó productividad global, y VDGA/NP ó productividad global unitaria, operaciones que realiza automáticamente el subprograma CLUAS®.Also, the procedure can be used to discriminate and quantify by means of remote sensing the uses of ground that are defined in simple single-band or index images vegetative, based on the pixel grouping method of each land use and estimate of its geographic center, number of integrated pixels (NP) or surface, integrated digital values in each grouping (VDAG) or global productivity, and VDGA / NP or global unit productivity, operations performed automatically the CLUAS® subprogram.

La utilización de este procedimiento para diseñar e implementar un programa de agricultura de precisión relativo a la aplicación de fertilizantes, fitosanitarios o dosis de agua de riego en cualquier plantación de árboles, constituye igualmente otro objeto de la presente invención. Este procedimiento también puede utilizarse para estimar indicadores agroambientales según superficies relativas de los usos de suelo árboles, cubierta vegetal y suelo desnudo.The use of this procedure to design and implement a precision agriculture program concerning the application of fertilizers, phytosanitary products or doses of irrigation water in any tree plantation, constitutes also another object of the present invention. This procedure It can also be used to estimate agri-environmental indicators according to relative surfaces of the land uses trees, cover Vegetable and bare soil.

Descripción de las figurasDescription of the figures

Figura 1.- Diagrama del procedimiento de la invención.Figure 1.- Diagram of the process of the invention .

Figura 2.- Vista de los usos del suelo de una plantación de cítricos: árboles naranjos (negro), cubierta vegetal (gris) y suelo desnudo (blanco). Imagen pancromática del satélite Quick Bird, tomada el 10 mayo de 2005, tamaño de pixel 0.7 m, a) Parcela de 0.07 ha; b) Ampliación de la anterior, zoom x 8.Figure 2.- View of the land uses of a citrus plantation: orange trees (black), vegetation cover (gray) and bare soil (white) . Panchromatic image of the Quick Bird satellite, taken on May 10, 2005, pixel size 0.7 m, a) Plot of 0.07 ha; b) Enlargement of the previous one, zoom x 8.

Figura 3.- Vista de los usos del suelo de bosque mediterráneo: encinas/alcornoques/Quercus spp., (negro), cubierta vegetal (gris) y suelo desnudo (blanco). Imagen pancromática del satélite Quick Bird, tomada en 10 mayo 2005, tamaño de pixel 0.7 m, a) Parcela de 0.15 ha; b) Parte ampliada de la anterior, zoom x 7.Figure 3.- View of the uses of the Mediterranean forest soil: holm oaks / cork oaks / Quercus spp ., (Black), vegetation cover (gray) and bare soil (white) . Panchromatic image of the Quick Bird satellite, taken on May 10, 2005, pixel size 0.7 m, a) Plot of 0.15 ha; b) Enlarged part of the previous one, zoom x 7.

Figura 4.- Imagen pancromática de plantaciones de olivo del satélite Quick Bird de 18.2 ha (x = 351037; y = 4156992). En esta imagen se han delimitado cinco parcelas para el procesamiento de sus características agroambientales mediante el subprograma CLUAS.Figure 4.- Panchromatic image of olive plantations of the Quick Bird satellite of 18.2 ha (x = 351037; y = 4156992) . In this image five plots have been delimited for the processing of their agri-environmental characteristics through the CLUAS subprogram.

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Ejemplo de la realización de la invenciónExample of the embodiment of the invention

Se describen ejemplos de la realización de la patente en olivar, cítricos y bosque mediterráneo.Examples of the embodiment of the patent in olive grove, citrus and Mediterranean forest.

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Ejemplo 1Example 1 Procesamiento de parcelas individuales de plantaciones de árboles de diversas especiesProcessing of individual plots of plantations trees of various species

Se ha procesado mediante CLUAS® las imágenes correspondientes a una parcela de olivar (Figura 1), de cítricos (Figura 2) y de bosque mediterráneo (Figura 3). Los resultados obtenidos en dichos procesamientos se muestran en las Tablas 1, 2 y 3, respectivamente. En la Tabla 1 se indica la información obtenida por CLUAS® de la imagen que se muestra adjunta a dicha Tabla. CLUAS® proporciona información individualizada de cada olivo, tal como su coordenada geográfica, superficie (NP, número de píxeles/m^{2}), producción potencial (valores digitales integrados (VDAG) e índice de productividad (VDGA/NP).The images have been processed using CLUAS® corresponding to an olive grove (Figure 1), of citrus (Figure 2) and Mediterranean forest (Figure 3). The results obtained in these processes are shown in Tables 1, 2 and 3, respectively. Table 1 shows the information obtained by CLUAS® of the image shown attached to said Table. CLUAS® provides individualized information on each olive tree, such as its geographical coordinate, surface (NP, number of pixels / m2), potential production (digital values integrated (VDAG) and productivity index (VDGA / NP).

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(Tabla pasa a página siguiente)(Table goes to page next)

TABLA 1TABLE 1 Información individualizada para cada olivo correspondiente a la imagen de 11 olivos, la cual se genera mediante su procesamiento por el subprograma CLUAS®. La imagen corresponde a la banda verde, de 520 a 600 nm con un tamaño de pixel 25 cm. que genera su procesamiento. Sus características de procesamiento fueron las siguientes: valores digitales frontera de 40 a 99, vecindario 8, y agrupamiento máximo de 28 filas y 28 columnasIndividualized information for each olive tree corresponding to the image of 11 olive trees, which is generated through its processing by the CLUAS® subprogram. The picture corresponds to the green band, from 520 to 600 nm with a size of 25 cm pixel which generates its processing. Its characteristics of Processing were as follows: digital border values of 40 to 99, neighborhood 8, and maximum grouping of 28 rows and 28 columns

1one

Por ejemplo, el agrupamiento o olivo cuarto (AG4) es el de tamaño más pequeño (136 píxeles//8.5 m^{2}) con una producción potencial de 10593; y el agrupamiento olivo noveno (AG9) es el de tamaño más grande (462 píxeles/28.8 m^{2}), con una producción potencial de 33870. Además CLUAS® obtiene/proporciona información de indicadores del conjunto de árboles olivos de la imagen, por ejemplo del número total de árboles (11), superficie total de los árboles (3475 píxeles/217.1 m^{2}), el porcentaje de la superficie de olivar sobre el total de la superficie de la parcela (NTAG/NTP, 0.40/40%), y la productividad potencial global (IVDA, 26418), entre otros.For example, the fourth grouping or olive tree (AG4) is the smallest size (136 pixels // 8.5 m2) with a potential production of 10593; and the ninth olive cluster (AG9) is the largest size (462 pixels / 28.8 m 2), with a potential production of 33870. In addition CLUAS® obtains / provides information on indicators from the set of olive trees in the image, for example the total number of trees (11), total area of trees (3475 pixels / 217.1 m 2), the percentage of the olive grove area over the total of the plot area (NTAG / NTP, 0.40 / 40%), and the Global potential productivity (IVDA, 26418), among others.

En la Tabla 2 se muestra la información obtenida mediante CLUAS® de la imagen de la plantación de cítricos/agrios que se indica en la Figura 2. CLUAS® proporciona información individualizada de cada cítrico y del conjunto de la plantación. Así, el agrupamiento o árbol 25 (AG25) es el de tamaño más pequeño (4 píxeles/2.0 m^{2}) con una producción potencial de 2049; y el árbol/agrupamiento 4º (AG4) es el de tamaño más grande (56 píxeles/27.7 m^{2}) con una producción potencial de 28144. Además CLUAS® obtiene/proporciona información de indicadores del conjunto de árboles de la imagen, por ejemplo del número total (30), superficie total de los árboles (1479 píxeles), el porcentaje de la superficie de árboles sobre el total de la superficie de la parcela (NTAG/NTP, 0.59/59%), y la productividad potencial global (IVDA, 427784), entre otros.Table 2 shows the information obtained  through CLUAS® of the citrus / citrus plantation image indicated in Figure 2. CLUAS® provides information individualized of each citrus and the whole of the plantation. Thus, grouping or tree 25 (AG25) is the smallest size (4 pixels / 2.0 m2) with a potential production of 2049; and the 4th tree / cluster (AG4) is the largest size (56 pixels / 27.7 m2) with a potential production of 28144. In addition CLUAS® obtains / provides information on set indicators of trees in the image, for example of the total number (30), total area of trees (1479 pixels), the percentage of the surface of trees over the total area of the plot (NTAG / NTP, 0.59 / 59%), and global potential productivity (IVDA, 427784), among others.

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(Tabla pasa a página siguiente)(Table goes to page next)

TABLA 2TABLE 2 Información de una plantación de cítricos (naranjos) [CO2] generada mediante el subprograma CLUAS®, tomada en la imagen de satélite Quick Bird, pancromática, de 0.7 m de resolución espacial, tomada el 10 de mayo de 2005 (Figura 2). Sus características de procesamiento fueron las siguientes: valores digitales frontera de 368 a 559, vecindario 8, y agrupamiento máximo de 7 filas y 10 columnasInformation on a citrus plantation (orange trees) [CO2] generated by the CLUAS® subprogram, taken in the image Quick Bird satellite panchromatic, 0.7 m resolution Space, taken on May 10, 2005 (Figure 2). Their Processing characteristics were as follows: values digital border from 368 to 559, neighborhood 8, and grouping maximum of 7 rows and 10 columns

22

33

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En la Tabla 3 se muestra la información obtenida mediante CLUAS® de la imagen de bosque mediterráneo (encinas/alcornoques) que se indica en la Figura 3. CLUAS® proporciona información cuantitativa individualizada de cada árbol y del conjunto de la plantación. Así, el agrupamiento o árbol 10º (AG10) es el de tamaño más pequeño (8 pixeles/3.9 m^{2}) con una producción potencial de 4140; y el árbol/agrupamiento 17º (AG17) es el de tamaño más grande (138 pixeles/67.6 m^{2}) con una producción potencial de 67793. Además CLUAS® obtiene/proporciona información de indicadores del conjunto de árboles de la imagen, por ejemplo el número total de árboles (22), su superficie total (3024píxeles), el porcentaje de la superficie de árboles sobre el total de la superficie de la parcela (NTAG/NTP, 0.3/30%), y la productividad potencial global (IVDA, 428853), entre otros.Table 3 shows the information obtained  through CLUAS® of the Mediterranean forest image (holm oaks / cork oaks) indicated in Figure 3. CLUAS® provides individualized quantitative information of each tree and of the whole plantation. Thus, the grouping or 10th tree (AG10) is the smallest size (8 pixels / 3.9 m2) with a potential production of 4140; and the 17th tree / cluster (AG17) is the largest size (138 pixels / 67.6 m2) with a potential production of 67793. In addition CLUAS® obtains / provides Indicator information for the image tree set, for example the total number of trees (22), their total area (3024 pixels), the percentage of the area of trees on the total plot area (NTAG / NTP, 0.3 / 30%), and the Global potential productivity (IVDA, 428853), among others.

TABLA 3TABLE 3 Información de un bosque mediterráneo (Quercus spp) generada mediante procesamiento el subprograma CLUAS®, tomada en la imagen de satélite Quick Bird, pancromática, de 0.7 m de resolución espacial, tomada el 10 de mayo de 2005 (Figura 3). Sus características de procesamiento fueron las siguientes: valores digitales frontera de 319 a 515, vecindario 8, y agrupamiento máximo de 14 filas y 14 columnasInformation from a Mediterranean forest ( Quercus spp) generated by processing the CLUAS® subprogram, taken in the Panchromatic Quick Bird satellite image, with a spatial resolution of 0.7 m, taken on May 10, 2005 (Figure 3). Its processing characteristics were the following: digital border values from 319 to 515, neighborhood 8, and maximum grouping of 14 rows and 14 columns

44

CLUAS® proporciona información individualizada de cada árbol, tal como su coordenada geográfica, superficie (NP, número de píxeles/m^{2}), producción potencial (valores digitales integrados (VDAG) e índice de productividad (VDGA/NP). Además CLUAS® obtiene/proporciona información de indicadores del conjunto de árboles de la imagen, por ejemplo del número total de árboles, superficie total de los árboles, el porcentaje de la superficie de olivar sobre el total de la superficie de la parcela y la productividad potencial global, entre otros.CLUAS® provides individualized information of each tree, such as its geographic coordinate, surface (NP, number of pixels / m2), potential production (digital values integrated (VDAG) and productivity index (VDGA / NP). further CLUAS® obtains / provides information on set indicators of trees in the image, for example the total number of trees, total area of trees, the percentage of the area of olive grove on the total area of the plot and the potential global productivity, among others.

La obtención de datos cuantitativa mediante CLUAS® reseñada puede ser de utilidad para la implantación de técnicas de agricultura de precisión en diversas operaciones agrícolas tales como la aplicación de fertilizantes, fitosanitarios y agua de riego a dosis variable, esto es adaptada a las necesidades/requerimientos productivos de cada árbol. Dichos requerimientos serán proporcionales a índices estimados por CLUAS®, tales como la superficie de cada árbol o su productividad potencial.Obtaining quantitative data through CLUAS® outlined may be useful for the implementation of precision farming techniques in various operations agricultural such as fertilizer application, phytosanitary and irrigation water at a variable dose, this is adapted to the productive needs / requirements of each tree. Sayings requirements will be proportional to indexes estimated by CLUAS®, such as the surface of each tree or its productivity potential.

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Ejemplo 2Example 2 Procesamiento comparativo de diversas parcelas adyacentes de una determinada especie de árbolesComparative processing of various adjacent plots of a certain species of trees

Se ha procesado mediante CLUAS® las imágenes correspondientes a diversas parcelas de olivar adyacentes (Figura 4). Los resultados obtenidos en dichos procesamientos se muestran extensivamente en las Tabla 4. CLUAS® proporciona información cuantitativa individualizada de cada parcela. Así, la parcela D es la de menor extensión (0.209 ha), con un total de 97 olivos, con una superficie media y capacidad productiva por olivo de 22.2 m^{2} y 313, respectivamente; mientras que la parcela A de menor extensión (12.5 ha), con un total de 948 olivos, con una superficie y capacidad productiva media por olivo de 12.5 m^{2} y 2059, respectivamente.The images have been processed using CLUAS® corresponding to several adjacent olive groves (Figure 4). The results obtained in these processes are shown extensively in Table 4. CLUAS® provides information individualized quantitative of each plot. Thus, plot D is the one of smaller extension (0.209 ha), with a total of 97 olive trees, with an average area and productive capacity per olive tree of 22.2 m 2 and 313, respectively; while the smaller plot A extension (12.5 ha), with a total of 948 olive trees, with an area and average productive capacity per olive tree of 12.5 m 2 and 2059, respectively.

A través de CLUAS® se estiman diversos parámetros de cada parcela tales como la superficie, producción potencial e índice de productividad medio de cada árbol y del conjunto de árboles, y además la relación entre el conjunto de árboles y la superficie total de la parcela u otros usos de suelo. Dichos parámetros son de utilidad para la caracterización agro-ambiental de cada parcela, y pueden ser utilizados por el agricultor para la planificación de operaciones agrícolas específicas para cada parcela, tales como la aplicación de fertilizantes, fertilizantes y agua de riego, proporcional a los parámetros estimados en cada una de ellas, como para el seguimiento administrativo de determinadas medidas agroambientales, como es el porcentaje de suelo desnudo.Through CLUAS®, various estimates are estimated parameters of each plot such as surface, production potential and average productivity index of each tree and the set of trees, and also the relationship between the set of trees and the total area of the plot or other land uses. These parameters are useful for characterization agro-environmental of each plot, and can be used by the farmer for operations planning specific agricultural for each plot, such as the application of fertilizers, fertilizers and irrigation water, proportional to Estimated parameters in each of them, as for monitoring administrative of certain agri-environmental measures, such as percentage of bare soil.

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TABLA 4TABLE 4 Indicadores agronómicos y ambientales de varias parcelas de olivar del término municipal de Montilla 1 (Córdoba x = 351011, y = 4156896). La cuantificación del olivar se ha llevado a cabo utilizando una imagen pancrómatica tomado por el satélite Quick Bird, con una resolución espacial de 0.7 m con un rango de valores digitales frontera (VDF) de 50 a 89, 90 a 125 y 126 a 200 para olivar, cubierta vegetal y suelo desnudo, respectivamente, y un tamaño máximo olivo de 14x 14 píxelesAgronomic and environmental indicators of several olive groves of the municipality of Montilla 1 (Córdoba x = 351011, y = 4156896). The quantification of the olive grove has led to out using a panchromatic image taken by the Quick satellite Bird, with a spatial resolution of 0.7 m with a range of values Digital frontier (VDF) from 50 to 89, 90 to 125 and 126 to 200 for olive grove, vegetation cover and bare soil, respectively, and a maximum olive size of 14x 14 pixels

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Claims (7)

1. Procedimiento para la obtención automática de indicadores agronómicos y ambientales de plantaciones de árboles mediante teledetección, que comprende las siguientes etapas:1. Procedure for automatic obtaining of  agronomic and environmental indicators of tree plantations by remote sensing, which includes the following stages: a) Toma de imagen de satélite o fotografía aérea hiperespectral, multiespectral o pancromática, con una resolución espacial de aproximadamente 1 metro o inferior, preferiblemente en primavera tardía o verano, y también en otras épocas del año en las que se diferencien los árboles de los restantes usos del suelo tales como la vegetación desecada y/o suelo desnudo,a) Satellite image or aerial photography  hyperspectral, multispectral or panchromatic, with a resolution space of approximately 1 meter or less, preferably in late spring or summer, and also at other times of the year in the that trees differ from other land uses such as dried vegetation and / or bare soil, b) Digitalización y georreferenciación, mediante GPS diferencial para asignar las coordenadas geográficas, en el caso de fotografías aéreas no digitalizadas ni georreferenciadas, respectivamente,b) Digitization and georeferencing, through Differential GPS to assign geographic coordinates, in the case of non-digitized or geo-referenced aerial photographs, respectively, c) Análisis primario de la imagen que comprende a su vez las siguientes etapas:c) Primary analysis of the image comprising in turn the following stages:
c.1.)c.1.)
Obtención de imágenes simples compuestas por un sola banda ó índice, del espectro visible (azul: B, verde: G, rojo: R; e infrarrojo cercano NIR), pancromática, o cualquier otra banda en el caso de imágenes hiperespectrales, o de cualquier índice de vegetación que se defina mediante un algoritmo entre cualquiera de las bandas antes mencionadas,Obtaining simple images composed of a single band or index, of the visible spectrum (blue: B, green: G, red: R; and near infrared NIR), panchromatic, or any other band in the case of hyperspectral images, or any index of vegetation that is defined by an algorithm between any of the bands mentioned above,
c.2)c.2)
Definición de regiones representativas (``regiones de interés) de los principales usos en la imagen simple o imágenes simples seleccionadas,Definition of representative regions (`` regions of interest) of the main uses in the simple image or images simple selected,
c.3)c.3)
Definición de valores digitales frontera (VDF) de cada uso de suelo y clasificación/separación de los mismos en la imagen simple seleccionada, mediante un proceso iterativo de selección de VDF contrastado estadísticamente,Definition of digital frontier values (VDF) of each land use and classification / separation thereof in the selected simple image, through an iterative process of VDF selection statistically contrasted,
c.4)c.4)
Definición del agrupamiento del uso de suelo a caracterizar, con los parámetros dimensión (Max Columnas y Max Filas) y vecindario (proximidad de agrupación), según las características de resolución espacial de la imagen en proceso y el objetivo del estudio en curso,Definition of the grouping of land use to be characterized , with the parameters dimension (Max Columns and Max Rows) and neighborhood (proximity of grouping), according to the spatial resolution characteristics of the image in process and the objective of the current study,
d) Activación del subprograma informático Clustering Assessment IDL.IAS.1 (CLUAS®) en el programa informático ENVI e implementación de la imagen seleccionada en CLUAS, que comprende a su vez las siguientes etapas:d) Activation of the computer subprogram Clustering Assessment IDL.IAS.1 (CLUAS®) in the software  SEND and implementation of the selected image in CLUAS, which It also includes the following stages:
d.1)d.1)
Introducción en CLUAS® de los parámetros de los agrupamientos seleccionados en los puntos anteriores c.3) y c.4): VDF, dimensiones y vecindario,Introduction to CLUAS® of the parameters of the groupings selected in the previous points c.3) and c.4): VDF, dimensions and neighborhood,
d.2)d.2)
Procesado por CLUAS® de los indicadores agronómicos y ambientales de la plantación,Processed by CLUAS® of agronomic indicators and environmental plantation,
d.3)d.3)
Estudio de la información generada automáticamente por CLUAS®Study of automatically generated information by CLUAS®
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las plantaciones de árboles a procesar mediante CLUAS® pueden ser cualquier especie vegetal arbórea, tales como olivo, almendro, cítricos/agrios, alcornoques, encinas, entre otras.2. Method according to claim 1, characterized in that the tree plantations to be processed by CLUAS® can be any tree plant species, such as olive, almond, citrus / citrus, cork oaks, holm oaks, among others. 3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la imágenes remotas se toman preferentemente al final de la primavera o durante en el verano en climas templados de ambiente mediterráneo, y/o cuando sea posible diferenciar espectro-radiométricamente los usos de suelo árboles, cubierta vegetal y suelo desnudo que caracterizan cualquier plantación de árbol.3. Method according to claim 1, characterized in that the remote images are preferably taken at the end of spring or during the summer in temperate climates of a Mediterranean environment, and / or when it is possible to differentiate spectrum-radiometrically the uses of trees, cover, soil bare plant and soil that characterize any tree plantation. 4. Utilización de un procedimiento según las reivindicaciones 1, 2 y 3 para determinar en cualquier plantación de árbol los siguientes indicadores (relativos a árboles, cubierta vegetal y suelo desnudo):4. Use of a procedure according to claims 1, 2 and 3 to determine in any plantation of tree the following indicators (relative to trees, cover bare soil and vegetable): a) coordenadas/baricentro geográfico, superficie, y productividad potencial global y por unidad de área de cada árbol cada árbol de la plantación;a) geographical coordinates / barycenter, area, and overall potential productivity and per unit area of each tree each tree of the plantation; b) el número total de árboles, superficie global, y productividad potencial global y unitaria de la plantaciones de árboles en su conjunto; yb) the total number of trees, area global, and potential global and unitary productivity of the tree plantations as a whole; Y c) la superficie de otros usos de suelo que se definan, tales como cubiertas vegetal y suelo desnudo; operaciones que realiza automáticamente el subprograma CLUAS®.c) the surface of other land uses that are define, such as green roofs and bare soil; operations which automatically performs the CLUAS® subprogram. 5. Utilización de un procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3, para discriminar y cuantificar mediante teledetección los usos de suelo que se definan en imágenes simples de una sola banda o índice vegetativo, basándose en el método de agrupamiento de píxeles de cada uso de suelo y estimación de su centro geográfico, número de píxeles integrados (NP) o superficie, valores digitales integrados en cada agrupamiento (VDAG) ó productividad global, y VDGA/NP ó productividad global unitaria, operaciones que realiza automáticamente el subprograma CLUAS®.5. Use of a procedure according to claims 1 to 3, to discriminate and quantify by remote sensing the land uses defined in simple images single-band or vegetative index, based on the method of pixel grouping of each land use and estimate of its geographic center, number of integrated pixels (NP) or surface, integrated digital values in each grouping (VDAG) or global productivity, and VDGA / NP or global unit productivity, operations performed automatically by the CLUAS® subprogram. 6. Utilización de un procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3 para diseñar e implementar un programa de agricultura de precisión relativo a la aplicación de fertilizantes, fitosanitarios o dosis de agua de riego en cualquier plantación de árboles.6. Use of a procedure according to claims 1 to 3 to design and implement a program of precision agriculture related to fertilizer application, phytosanitary or irrigation water dose in any plantation of trees. 7. Utilización de un procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3 para estimar indicadores agroambientales según superficies relativas de los usos de suelo árboles, cubierta vegetal y suelo desnudo.7. Use of a procedure according to claims 1 to 3 for estimating agri-environmental indicators according to relative surfaces of the land uses trees, cover Vegetable and bare soil.
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