Evaluación de la técnica Structure from Motion para estimar parámetros de arquitectura arbórea
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Date
2025-08-05
Authors
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Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
Photogrammetry based on the Structure from Motion (SfM) technique presents itself as a viable and accessible alternative to methods such as LiDAR for forest inventories, allowing three-dimensional reconstruction using common cameras at lower cost and with greater flexibility. This study evaluated the applicability of aerial and terrestrial photogrammetry, using drones and mobile phones, as well as developing a simple and functional workflow. Five treatments were applied: T0 (direct field measurement using non-destructive methods), T1 (capture with iPhone LiDAR sensor), T2 (aerial photographs with an RGB drone), T3 (terrestrial photographs with a mobile phone), and T4 (aerial photographs with different configurations). The variables analyzed included total height, crown height, stem volume, crown volume, crown area, diameter at breast height (DBH), and aboveground biomass. In both types of photogrammetry, results showed that there is no single optimal model for all variables; thus, the selection of the most appropriate model depends on the specific parameter to be estimated. In aerial photogrammetry, Model 1 showed the best performance in stem volume, DBH, and aboveground biomass; Model 2 was more accurate for total height, crown height, and crown volume; while Model 3 stood out in calculating crown area. In terrestrial photogrammetry, Model 3 was characterized by higher point density and precision in crown height and DBH; Model 4 excelled in total height; Model 1 in crown volume, crown area, and stem volume; and Model 2 in aboveground biomass. The developed workflow allowed effective estimation, with statistically significant differences observed only in aboveground biomass among treatments. In conclusion, the SfM technique constitutes a precise, viable, and methodologically robust alternative to traditional methods for forest inventories, especially in contexts where optimizing resources without compromising result quality is a priority.
Resumen
La fotogrametría basada en la técnica Structure from Motion (SfM) se presenta como una alternativa viable y accesible frente a métodos como el LiDAR para inventarios forestales, al permitir la reconstrucción tridimensional mediante cámaras comunes con menor costo y mayor flexibilidad. Este estudio evaluó la aplicabilidad de la fotogrametría aérea y terrestre, utilizando drones y teléfonos móviles, además de desarrollar un flujo de trabajo sencillo y funcional. Se aplicaron cinco tratamientos: T0 (medición directa en campo mediante métodos no destructivos), T1 (captura con sensor LiDAR de iPhone), T2 (fotografías aéreas con dron RGB), T3 (fotografías terrestres con teléfono móvil) y T4 (fotografías aéreas con distintas configuraciones). Las variables analizadas incluyeron altura total, altura de copa, volumen de fuste, volumen de copa, área de copa, diámetro a la altura del pecho (DAP) y biomasa aérea. En ambos tipos de fotogrametría, los resultados evidenciaron que no existe un modelo óptimo único para todas las variables, por lo que la selección del modelo más adecuado depende del parámetro específico a estimar. En fotogrametría aérea, el Modelo 1 mostró mejor desempeño en volumen de fuste, DAP y biomasa aérea; el Modelo 2 fue más preciso en altura total, altura de copa y volumen de copa; mientras que el Modelo 3 destacó en el cálculo del área de copa. En fotogrametría terrestre, el Modelo 3 se caracterizó por una mayor densidad de puntos y precisión en altura de copa y DAP; el Modelo 4 sobresalió en altura total; el Modelo 1 en volumen y área de copa, así como en volumen de fuste; y el Modelo 2 en biomasa aérea. El flujo de trabajo desarrollado permitió realizar las estimaciones de manera eficaz, y se observaron diferencias estadísticamente significativas únicamente en biomasa aérea entre los tratamientos. En conclusión, la técnica SfM constituye una alternativa precisa, viable y metodológicamente robusta frente a los métodos tradicionales para inventarios forestales, especialmente en contextos donde se busca optimizar recursos sin comprometer la calidad de los resultados.
Keywords
Agronomía, Arquitectura arbórea, Inventario forestal
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TAG; 594
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Grado Académico
Ingeniero Agrónomo