High altitude stereo visual odometry

Stereo visual odometry has received little investigation in high altitude applications due to the generally poor performance of rigid stereo rigs at extremely small baseline-to-depth ratios. Without additional sensing, metric scale is considered lost and odometry is seen as effective only for monocular perspectives. This paper presents a novel modification to stereo based visual odometry that allows accurate, metric pose estimation from high altitudes, even in the presence of poor calibration and without additional sensor inputs. By relaxing the (typically fixed) stereo transform during bundle adjustment and reducing the dependence on the fixed geometry for triangulation, metrically scaled visual odometry can be obtained in situations where high altitude and structural deformation from vibration would cause traditional algorithms to fail. This is achieved through the use of a novel constrained bundle adjustment routine and accurately scaled pose initializer. We present visual odometry results demonstrating the technique on a short-baseline stereo pair inside a fixed-wing UAV flying at significant height (~30-100m).

Editorial for the JFR special issue on low altitude flight of UAVs

This special issue of the Journal of Field Robotics focuses on low altitude flight of UAVs with a particular emphasis on fully implemented systems that were tested in relevant environments or deployed in regular operations.

LiDAR Augmented Optimal Path Planning for Unmanned Aerial Vehicle during Remote Sensing at Low Altitude and Network Sensor Data Acquisition

This technical report describes a Light Detection and Ranging (LiDAR) augmented optimal path planning at low level flight methodology for remote sensing and sampling Unmanned Aerial Vehicles (UAV). The UAV is used to perform remote air sampling and data acquisition from a network of sensors on the ground. The data that contains information on the terrain is in the form of a 3D point clouds maps is processed by the algorithms to find an optimal path. The results show that the method and algorithm are able to use the LiDAR data to avoid obstacles when planning a path from a start to a target point. The report compares the performance of the method as the resolution of the LIDAR map is increased and when a Digital Elevation Model (DEM) is included. From a practical point of view, the optimal path plan is loaded and works seemingly with the UAV ground station and also shows the UAV ground station software augmented with more accurate LIDAR data.

Detecting the attributes of a wheat crop using digital imagery acquired from a low-altitude platform

A low-altitude platform utilising a 1.8-m diameter tethered helium balloon was used to position a multispectral sensor, consisting of two digital cameras, above a fertiliser trial plot where wheat (Triticum spp.) was being grown. Located in Cecil Plains, Queensland, Australia, the plot was a long-term fertiliser trial being conducted by a fertiliser company to monitor the response of crops to various levels of nutrition. The different levels of nutrition were achieved by varying nitrogen application rates between 0 and 120 units of N at 40 unit increments. Each plot had received the same application rate for 10 years. Colour and near-infrared images were acquired that captured the whole 2 ha plot. These images were examined and relationships sought between the captured digital information and the crop parameters imaged at anthesis and the at-harvest quality and quantity parameters. The statistical analysis techniques used were correlation analysis, discriminant analysis and partial least squares regression. A high correlation was found between the image and yield (R2 = 0.91) and a moderate correlation between the image and grain protein content (R2 = 0.66). The utility of the system could be extended by choosing a more mobile platform. This would increase the potential for the system to be used to diagnose the causes of the variability and allow remediation, and/or to segregate the crop at harvest to meet certain quality parameters.

Altitude variation of aerosol properties over the Himalayan range inferred from spatial measurements

Altitude variations of the mass concentration of black carbon, number concentration of composite aerosols are examined along with the columnar spectral aerosol optical depths using state of the art instruments and the Angstrom parameters are inferred from the ground based measurements at several altitude levels, en route from Manora Peak, Nainital (similar to 1950 m above mean sea level) to a low altitude station Haldwani (similar to 330 m above mean sea level) at its foothill within an aerial distance of <10,000 m. The measurements were done during the winter months (November-February) of 2005, 2006 and 2007 under fair weather conditions. The results show a rapid decrease in all the measured parameters with increase in altitude, with >60% contribution to the AOD coming from the regions below 1000 m. The Angstrom wavelength exponent remained high in the well mixed region, and decreased above. The normalized AOD gradient was used to estimate aerosol mixing height, which was found to be in the altitude range 1000-1500 m, above which the particle concentrations are slowly varying as a function of altitude. The heating rate at the surface is found to be maximum but decreases sharply with increase in altitude. Analysis of the wavelength dependence of absorption aerosol optical depth (AAOD) showed that the aerosol absorption over the site is generally due to mixed aerosols. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Dependence of climate forcing and response on the altitude of black carbon aerosols

Black carbon aerosols absorb solar radiation and decrease planetary albedo, and thus can contribute to climate warming. In this paper, the dependence of equilibrium climate response on the altitude of black carbon is explored using an atmospheric general circulation model coupled to a mixed layer ocean model. The simulations model aerosol direct and semi-direct effects, but not indirect effects. Aerosol concentrations are prescribed and not interactive. It is shown that climate response of black carbon is highly dependent on the altitude of the aerosol. As the altitude of black carbon increases, surface temperatures decrease; black carbon near the surface causes surface warming, whereas black carbon near the tropopause and in the stratosphere causes surface cooling. This cooling occurs despite increasing planetary absorption of sunlight (i.e. decreasing planetary albedo). We find that the trend in surface air temperature response versus the altitude of black carbon is consistent with our calculations of radiative forcing after the troposphere, stratosphere, and land surface have undergone rapid adjustment, calculated as ``regressed'' radiative forcing. The variation in climate response from black carbon at different altitudes occurs largely from different fast climate responses; temperature dependent feedbacks are not statistically distinguishable. Impacts of black carbon at various altitudes on the hydrological cycle are also discussed; black carbon in the lowest atmospheric layer increases precipitation despite reductions in solar radiation reaching the surface, whereas black carbon at higher altitudes decreases precipitation.

Relative effect of slope and equilibrium line altitude on the retreat of Himalayan glaciers

It has been observed that a majority of glaciers in the Himalayas have been retreating. In this paper, we show that there are two major factors which control the advance/retreat of the Himalayan glaciers. They are the slope of the glacier and changes in the equilibrium line altitude. While it is well known, that these factors are important, we propose a new way of combining them and use it to predict retreat. The functional form of this model has been derived from numerical simulations using an ice-flow code. The model has been successfully applied to the movement of eight Himalayan glaciers during the past 25 years. It explains why the Gangotri glacier is retreating while Zemu of nearly the same length is stationary, even if they are subject to similar environmental changes. The model has also been applied to a larger set of glaciers in the Parbati basin, for which retreat based on satellite data is available, though over a shorter time period.

Remote sensing study of snowline altitude at the end of melting season, Chandra-Bhaga basin, Himachal Pradesh, 1980-2007

Glaciers have a direct relation with climate change. The equilibrium line altitude (ELA) is the most useful parameter to study the effect of climate change on glaciers. The ELA is a theoretical snowline at which the glacier mass balance is zero. Snowline altitude (SLA) at the end of melting season is generally regarded as the ELA. Glaciers of Chandra-Bhaga basin in Lahaul-Spiti district of Himachal Pradesh were chosen to study the ELA, using satellite images from 1980 to 2007. A total of 19 glaciers from the Chandra-Bhaga basin were identified and selected to carry out the study of ELA variation over 27 years. This study reveals that the mean SLA of the sub-basin has increased from 5009 +/- 61m to 5401 +/- 21m from 1980 to 2007. The study is in agreement with the reported increase in the temperature and decrease in winter snowfall of North-West Himalaya in the last century.

Optical properties and CCN activity of aerosols in a high-altitude Himalayan environment: Results from RAWEX-GVAX

The seasonality and mutual dependence of aerosol optical properties and cloud condensation nuclei (CCN) activity under varying meteorological conditions at the high-altitude Nainital site (2km) in the Indo-Gangetic Plains were examined using nearly year-round measurements (June 2011 to March 2012) at the Atmospheric Radiation Measurement mobile facility as part of the Regional Aerosol Warming Experiment-Ganges Valley Aerosol Experiment of the Indian Space Research Organization and the U.S. Department of Energy. The results from collocated measurements provided enhanced aerosol scattering and absorption coefficients, CCN concentrations, and total condensation nuclei concentrations during the dry autumn and winter months. The CCN concentration (at a supersaturation of 0.46) was higher during the periods of high aerosol absorption (single scattering albedo (SSA)<0.80) than during the periods of high aerosol scattering (SSA>0.85), indicating that the aerosol composition seasonally changes and influences the CCN activity. The monthly mean CCN activation ratio (at a supersaturation of 0.46) was highest (>0.7) in late autumn (November); this finding is attributed to the contribution of biomass-burning aerosols to CCN formation at high supersaturation conditions.

Diagnóstico comparativo de mastitis en leche bovina, por tres pruebas de campo: california mastitis test (CMT), acidez (NaOH), y reductasa, en los municipios de la Concordia, San Rafael del Norte y San Sebastián de Yali, Jinotega

Con el propósito de evaluar tres técnicas para la determinación de Mastitis, (California Mastitis Test (CMT), Hidróxido de Sodio (NaHO) y Azul de Metíleno (AM)), en vacas de doble propósito, en 2000 se efectuó un estudio en los municipios de La Concordia, San Rafael de Norte y San Sebastián de Yalí, del Departamento de Jinotega. Se utilizaron Fincas de Referencia atendidas por el entonces Ministerio de Agricultura y Ganadería (MAG), de las cuales se seleccionaron catorce (14) fincas privadas y dos Cooperativas, para un total de 16 fincas que representaron el 53.3 % del total de fincas. De éstas se muestrearon 398 vacas en producción de diversas razas (Pardo suizo, Brahman y cruces entre Pardo suizo, Criollo y Holstein con Cebú y otros) de diversas lactaciones (número parto}. Las muestras de cada cuarto de la vaca, se tomaron a la hora del ordeño, entre 5:00 y 7:00a.m. Los resultados de CMT e NaHO, (+ ó -), se anotaron en campo al momento de prueba. En la prueba de AM, se hicieron 4 lecturas: 1) al momento de prueba, 2) a los 15 minutos, 3) a una hora y, 4) a tres horas después de la prueba. Se obtuvo un total de 396 datos de 4 cuartos en cada técnica, para un total de 4,752 observaciones. La información se analizó mediante una prueba de Chí Cuadrado, con el Procedimiento CATMOD, del Statistical Análisis System (SAS), Versión para PC 6.03, NC. Las variables de clasificación en el análisis fueron Razas (1-3), Números de Parto (1-6) y Meses de lactación (1-9). De las técnicas, se obtuvo el 46.2, 4.6 y 15.3 % de pruebas positivas con CMT, NaOH y AM, respectivamente; la CMT resultó más efectiva en la determinación de mastitis. De las Razas estudiadas, el Brahmán presentó un 45.2% de afectación por mastitis, mayor que Pardo suizo y cruces indefinidos, con 30.6 y 24.2 %, respectivamente. A partir del tercer parto, se incrementa el nivel de infestación de esta enfermedad, y durante la lactación, en los meses 4, 5,8 y 9.

Adaptacion de cuatro lineas de alfalfa forrajera (Medicago sativa L.) a las condiciones climaticas de la Hacienda Las Mercedes, campo y vivero

Con el objeto de evaluar el comportamiento adaptativo de cuatro líneas de alfalfa (Medicago sativa L.) en condiciones de campo y de vivero, se realizó un estudio en la Hacienda Las Mercedes, propiedad de la Universidad Nacional Agraria, ubicada en la ciudad de Managua Km 11 carretera norte, , entrada al CARNIC 2 km al lago. Teniendo su ubicación geográfica en un cuadrante con las siguientes coordenadas: 12°10'14"a 12"08'05" en latitud Norte y 86.10'22" a 86"09'44" longitud Oeste. El estudio se realizó en dos fuses 1) de campo y 2) en vivero. En ambos se determinó el grado de adaptación de cuatro líneas de alfalfa (Medicago sativa L.), tres procedentes de Texas-EE UU (8L418, 105916 y 9818) y una de Sébaco-Nicaragua (l3-A50) donde se ha establecido por más de tres años. El ensayo de campo se estableció en un área que anteriormente fue utilizada para la siembra de sorgo forrajero y el de vivero se realizó en el vivero de la UNA, en la misma finca. Se consideró cada una de las líneas como tratamiento. El Diseño experimental usado para ambas fases fue de bloques completos al azar (BCA), con 4 repeticiones. En campo con parcelas experimentales fueron de 4 m2 (2 m x 2 m), para un área total de 120m2 Se sembraron 6 surcos a una distancia de 30 cm entre surco y 14 plantas por surcos distanciados a 15 cm. Se realizó análisis de varianza utilizando programa SAS versión 99, cuando se encontró diferencias significativas o altamente significativas para tratamientos se realizaron pruebas de medias según Duncan. El terreno se preparó de forma convencional, con una chapea inicial, un paso de arado y gradeo de forma mecanizada, posteriormente se realizó la estructuración del diseño de campo. Las variables evaluadas según las condiciones de campo fueron: germinación, altura de la plantas, daños por plaga y enfermedades y ramificación, en las condiciones de vivero fueron: germinación, sobrevivencia, altura (cm), daños por plagas y enfermedades. Como resultado se obtuvo que 3 de las líneas presentaron buena germinación en condiciones de campo y vivero siendo la de mejor comportamiento la línea 13A-50 con un promedio del 97%. Para altura la línea 9818 presentó el mejor comportamiento en condiciones de campo con rangos de 48cm - 58 cm manteniendo superioridad durante el estudio en comparación con el resto de las líneas evaluadas. En daños por plagas la línea 8L418 la de menor afectación, y la más afectada fue la línea l3A-50. En daños por enfermedades la línea 9818 obtuvo los mayores daños en los niveles de moderado a muy grave y la línea l3A-50 fue la de menor incidencia. Todas las líneas presentaron una ramificación media de 30%, siendo la línea 105916 la de mejor comportamiento. En vivero la línea l3A-50 presentó la mejor altura. La línea 9818 fue la de mejor adaptabilidad en condiciones de campo, seguida de la línea BA-50. Pero en condiciones de vivero la línea 13A-50 fue la de mejor adaptabilidad, seguida de la línea 8L418.en resumen la línea l3A-50 fue la de mejor comportamiento adaptativo.

飞行高度及设计长度对锥形流乘波体优化的影响 Altitude and Design Length Effects of Optimized Waverider Derived from Cone Flow

高超声速条件下,乘波体布局具有高升阻比特性,本文应用单纯形加速法,以最大升阻比为目标,开展了锥形流乘波体布局优化设计研究.特别是,研究了在高层大气飞行时雷诺数效应与气动特性的关系,从乘波体飞行高度与设计长度两方面探讨雷诺数对乘波体优化的影响,结果表明：给定设计马赫数和圆锥角情况下,对于最大升阻比优化乘波体,其雷诺数越小,摩擦阻力越大,而升阻比越低.

Evaluación de diferentes alternativas quimicas y no quimicas para el manejo de patógenos de suelo en fase de semillero y campo en el cultivo del tomate (Licopersicum esculentum L.)

Con el fin de evaluar y seleccionar las mejores opciones para manejo de patógenos del suelo, que sean rentables económicamente para los productores y que preserven la calidad del medio ambiente y la salud humana, se realizó el presente estudio durante época de primera de 1995, en la finca del productor Pablo Maltéz, San Isidro de la Cruz Verde, Managua del 5 de junio al 7 de septiembre de 1995. El experimento se dividió en dos fases: de semillero y campo. En la fase de semillero, se evaluó el efecto de: Cal, Ceniza, Mezcla de cal y ceniza, Agua hirviendo, Vitavax-300 y un testigo sin aplicación, sobre la pudrición radical y del tallo, usando las variedades UC-82 y VF-134. Las variables a medir fueron: Porcentaje de incidencia de plantas enfermas por "Damping off” y el efecto de éstas alternativas sobre patógenos del suelo. En la fase de campo, se evaluó el efecto que tienen la mezcla de cal y ceniza, vitavax-300 y un testigo sin aplicación. Se evaluó la variedad UC-82 y se tornó la variable: Porcentaje de incidencia de plantas enfermas por pudrición radical y del tallo. Los resultados indican, que en la fase de semillero el Agua hirviendo fue el mejor tratamiento por ejercer buen efecto sobre patógenos del suelo en ambas variedades, en cambio Cal (460 g) y Ceniza (115 g) realizaron mejor efecto en la variedad VF-134, seguido por Mezcla de cal y ceniza, que resultó muy efectivo en el manejo de patógenos en la variedad UC-82. En fase de campo la mezcla de cal y ceniza fue el mejor tratamiento por ejercer buen control sobre la incidencia de pudrición radical y del tallo.

Respuesta a la fertilización fosforada en campo natural con presencia de Lotus tenuis en el partido de Olavarría, Cuenca del Salado, provincia de Buenos Aires

Resumen: La pampa deprimida bonaerense (región denominada Cuenca del Salado) es considerada la zona de cría más importante del país y su principal recurso forrajero son los pastizales naturales. Allí se encuentra Lotus tenuis como especie herbácea naturalizada y muy valorada por su aporte a la oferta forrajera de los sistemas ganaderos de la región. En condiciones de campos naturales en bajos dulces (con horizonte superficial de pH cercano a la neutralidad) el agregado de fósforo mediante la fertilización incrementaría la presencia de leguminosas, mejorando la receptividad y calidad de los forrajes y por ende, la producción de carne. El objetivo del presente trabajo fue evaluar la respuesta del pastizal natural, medida como producción de materia seca, utilizando distintas dosis de fertilización fosforada (NPK 5-40-0). Se realizó un ensayo en un establecimiento ubicado en las cercanías de la ciudad de Olavarría, en el paraje rural Pourtalé, Provincia de Buenos Aires, utilizando un diseño de bloques al azar con tres repeticiones. Los tratamientos fueron 0, 50 y 120 kg.ha-1 realizándose cinco muestreos luego de la fertilización en el transcurso de un año, en los cuales se determinó la producción de materia seca como estimación de la disponibilidad forrajera. La producción acumulada promedio para el tratamiento con 0kg.ha-1 fue de 2793kgMS.ha-1, con 50kg.ha-1 fue de 5159 kgMS.ha-1 y con 120kg.ha-1 fue de 7206 kgMS.ha-1. Para analizar estadísticamente los resultados, se realizó un análisis de varianza mediante un software estadístico (Infostat), donde se pudo observar diferencias significativas entre el testigo y el tratamiento con 120kg ha-1 (p-valor<0,05).