Tecnura

EDITORIAL

Comparación de las técnicas máxima verosimilitud, máquinas de soporte vectorial y bosques aleatorios en clasificación de imágenes satelitales

ABSTRACT Context: Nowadays, the images of the Earth surface and the algorithms for their classification are widely available. In particular, the algorithms are promising in the differentiating of cotton crops stages, but it is necessary to establish the capabilities of the different algorithms in order to identify their advantages, and disadvantages. Method: This paper describes the assessment process in which the Support Vector Machines (SVM) and random-forest technique (decision trees) are compared with the maximum likelihood estimation when differentiating the stages of cotton crops. A RapidEye satellite image of a geographic area in the municipality of San Pelayo, Cordoba (Colombia), is used for the study. Using a set of sampling polygons, a random sample of 6000 pixels was taken (2000 training and 4000 for validating the classifications.) Confusion matrices, and R (data processing and analysis software) were used during the validation process Results: The maximun likelihood estimation presented a correct classification percentage of 68.95%. SVM correctly classified 81.325% of the cases and the decision trees correctly classified 78.925%. The confidence test for the classifications showed non-overlapping intervals, and SVM obtained the highest values. Conclusions: It was possible to confirm the superiority of the technique based on support vector machines for the proposed verification zones. However, this technique requires a number of classes that comprehensively represent the variations of the image (in order to guarantee a minimum number of support vectors) to avoid confusion in the classification of non-sampled areas. This was less evident in the other two classification techniques analysed.

RESUMEN Contexto: Hoy en día las imágenes de la superficie de la Tierra están ampliamente disponibles, así como la evolución de los algoritmos para su clasificación. Estos son prometedores para la diferenciación de los diversos estadios del cultivo de algodón. Por esta razón es necesario establecer sus capacidades, ventajas y desventajas. Métodos: En este artículo se describe el proceso de valoración de las bondades de la clasificación basada en las técnicas de máquinas de soporte vectorial (SVM, por su sigla en inglés) y bosques aleatorios (árboles de decisión) en comparación con la técnica de máxima verosimilitud, empleando una imagen del satélite RapidEye, de un área geográfica ubicada en el municipio de San Pelayo, en el departamento de Córdoba (Colombia), con el propósito de diferenciar varios estadios de cultivos de algodón. A partir de un conjunto de polígonos de muestreo, se tomó de manera aleatoria un total de 6000 pixeles, 2000 de ellos para entrenamiento y 4000 para realizar la validación de las clasificaciones. La comparación de los resultados obtenidos de cada técnica fue realizada a partir de las matrices de confusión del proceso de validación, mediante el software de procesamiento y análisis de datos R. Resultados: El porcentaje de clasificación correcta (PCC) para la clasificación de máxima probabilidad correspondió a 68,95 %, para la clasificación SVM fue 81,325 %, y para bosques aleatórios fue 78,925 %. La prueba de confianza para las clasificaciones demostró intervalos no solapados, obteniendo los valores más altos para SVM. Conclusiones: Para las zonas de verificación planteadas, se pudo constatar la superioridad de la técnica basada en máquinas de soporte vectorial; sin embargo, se concluyó que para esta técnica se requiere un número de clases que representen de forma exhaustiva las variaciones de la imagen, garantizando así un mínimo de vectores de soporte, para evitar en la clasificación resultante las confusiones en las áreas restantes no muestreadas, lo cual fue menos evidente en las otras dos técnicas de clasificación analizadas.

Localización del punto óptimo de partida en el problema de ruteo vehicular con capacidad restringida (CVRP)

Resumen Contexto: Esta investigación resuelve el problema de encontrar el punto óptimo de localización de una flota de vehículos recolectores de basura y las rutas óptimas para minimizar el costo de su recolección, en 144 barrios del municipio de Dosquebradas, Risaralda (Colombia), utilizando 8 vehículos con capacidad homogénea de 25 toneladas de la empresa Serviciudad. Métodos: Primero, se utilizó una heurística de barrido (Ospina Toro y Orrego, 2016) para encontrar un buen punto de partida para los vehículos de recolección y generar rutas iniciales de buena calidad. Posteriormente, estas rutas iniciales alimentan el algoritmo genético modificado de Chu-Beasley (Solarte, Castillo y Rodríguez, 2015) teniendo en cuenta la capacidad de carga del vehículo (Rondon et al., 2010). Finalmente, para garantizar un resultado óptimo, el mejor encontrado en la fase anterior es tratado nuevamente con una metaheurística tabú (Bodas, 2017). Resultados: Se diseñó una nueva metodología, denominada híbrida CSGTR (Clustering, sweep, genetic, tabu routing) que permitió aprovechar las ventajas de la clusterización (Rueda et al., 2017) antes del ruteo de vehículos (Hernández, 2017), incluyendo modelos heurísticos como la técnica de barrido (Ospina Toro y Orrego, 2016) y metaheurísticos como los algoritmos de Chu-Beasley y tabú (Grajales, Hincapié y Montoya, 2017). La aplicación de la metodología CSGTR permitió reducir el tiempo y los costos de los recorridos de los camiones recolectores de basura en el municipio de Dosquebradas, Risaralda (Colombia). Conclusiones: La metodología hibrida CSGTR para resolver el problema de ubicación de flotas de vehículos y generación de rutas de recolección se presenta como un enfoque alternativo, con mejores resultados que el enfoque previo.

Abstract Context: This research solves the problem of finding the optimal location point for a fleet of garbage collection vehicles, as well as their optimal routes in order to minimize the cost of garbage collection in 144 neighborhoods of the municipality of Dosquebradas, Risaralda, Colombia, using 8 vehicles with homogeneous capacity of 25 tons which belong to the company Serviciudad. Methods: Firstly, a scanning heuristic (Ospina Toro, Toro Ocampo, & Orrego Cardozo, 2016) was used to find a good point of departure for the group of all the vehicles in order to generate good-quality initial routes. Then, these initial routes feed the modified genetic algorithm of Chu-Beasley (Solarte Martinez, Castillo Gaspar, & Rodriguez, 2015), taking into account the load capacity of the vehicles. Finally, in search of an optimal result, the best result found in the previous step is treated again with a Tabu metaheuristic (Bodas López, 2017). Results: A new methodology was designed and called hybrid CSGTR (Clustering, sweep, genetic y tabú routing), which allows to take advantage of clustering before vehicle routing (Rueda Bayona, Elles Pérez, Sánchez Cotte, González Ariza, & Rivillas Ospina, 2017) and includs Heuristic models such as Scanning Technique and Metaheuristic models like the Chu-Beasley’s and Tabu Algorithm. The application of the CSGTR methodology allowed to reduce the time and costs of the routes of garbage trucks in the municipality of Dosquebradas, Risaralda, Colombia. Conclusions: The hybrid methodology CSGTR, to solve the problem of location of vehicle fleets and generation of collection routes, is presented as an alternative approach with better results than the previous approach.

Identificación de malas prácticas constructivas en la vivienda informal. Propuesta educativa

Resumen Contexto: Este trabajo presenta una propuesta educativa y participativa, liderada por la Red de Cooperación Construya Seguro y Sostenible, a la cual pertenece la Corporación Universitaria Minuto de Dios, la Universidad Católica de Colombia y la Universidad Piloto de Colombia desde sus programas de Ingeniería Civil. Metodología: Esta investigación se desarrolló a partir de un método cuantitativo descriptivo no experimental, en donde se identificaron cuarenta y cuatro (44) malas prácticas ligadas a la habitabilidad en la vivienda informal. Resultados: Estas malas prácticas se tradujeron en objetivos instruccionales mediante unidades de aprendizaje enmarcadas en una propuesta de curso orientado a comunidades bajo el modelo instruccional de Jerrold y Kemp. Conclusión: Esta iniciativa permitió vincular a 25 familias del barrio Villas de Kennedy, en Bogotá (Colombia), con estudiantes y docentes vinculados a la Red, quienes mediante un trabajo participativo socializaron sus hallazgos y experiencias.

ABSTRACT Context: This paper presents a participative educational proposal led by the cooperation network called “Construya Seguro y Sostenible,” to which the University Corporation Minuto de Dios, the Catholic University of Colombia, and the Pilot University of Colombia belong. Methodology: This research was developed from a non-experimental descriptive quantitative method, where forty-four (44) bad practices related to habitability in informal housing were identified. Results: These bad practices were translated into instructional objectives through learning units framed in a course proposal oriented to communities under the instructional model of Jerrold and Kemp. Conclusion: This initiative allowed to link 25 families of the Villas de Kennedy neighborhood in Bogotá, Colombia, with students and teachers linked to the Network who, through participatory work, socialized their findings and experiences.

Influencia del biodiésel de aceite de fritura usado, sobre las emisiones: índice de opacidad

Resumen Contexto: Entre las fuentes de biodiésel, el aceite de fritura usado es un potencial combustible alternativo para reducir las emisiones de efecto invernadero de los motores diésel sin modificaciones tecnológicas considerables. Método: Los experimentos se realizaron en condiciones estables, en un motor diésel de un cilindro de cuatro tiempos, mediante tres mezclas de combustible diésel puro con biodiésel obtenido de aceite de fritura usado (B10, B20 y B30) y combustible diésel comercial B5. El motor funcionó a velocidades variables entre 1000 - 1600 r.p.m., a plena carga y cargas variables del motor correspondientes a la potencia efectiva a 1600 r.p.m. Resultados: Los resultados experimentales muestran que el índice de opacidad de B10, B20 y B30 a 1600 r.p.m., con velocidad nominal 1600 r.p.m. del motor a carga constante fue menor comparado con el combustible comercial B5 en 0,3 %, 24 % y 46 %, respectivamente. Sin embargo, al incrementar la carga del motor a velocidad constante de 1600 rpm, el índice de opacidad alcanzó su máximo valor para B20 comparado con los otros combustibles utilizados. Conclusiones: Es viable el uso de biodiésel de aceite de fritura usado en mezclas con diésel puro y comercial para disminuir las emisiones tóxicas, como el material particulado (hollín) de los motores diésel en el medio ambiente. Por tanto, la reutilización de dicho aceite disminuye significativamente los problemas medioambientales.

Abstract Context: Among the sources of biodiesel, waste cooking oil is a potential alternative fuel to reduce the emission of greenhouse gases from diesel engines without considerable technological changes. Method: In this study, the experiments were performed under stable conditions on a single-cylinder four-stroke diesel engine using three different blends of pure diesel fuel with biodiesel made from waste cooking oil (B10, B20 and B30) and commercial diesel fuel B5. The engine ran at variable speed between 1000 - 1600 rpm, at full load and variable engine loads corresponding to the effective power at 1600 rpm. Results: The experimental results show that smoke opacity of B10, B20, and B30 is lower compared to the commercial B5 at 0.3%, 24% and 46% respectively, when evaluated at nominal speed 1600 rpm and at full load. However, by increasing the engine load at a constant speed of 1600 rpm, smoke opacity reached its maximum value with B20 compared to other fuels used. Conclusions: It is feasible to use biodiesel made with waste cooking oil in blends with pure and commercial diesel to reduce the effects of toxic emissions such as particulate matter (soot) of diesel engines on the environment. Therefore, recycling waste cooking oil significantly reduces environmental problems.

Diagnóstico tecnológico de la pertinencia al implementar un laboratorio de testing de software. Caso: Universidad Cooperativa de Colombia, campus Popayán

Resumen Contexto: Actualmente la Universidad Cooperativa de Colombia, campus Popayán, no cuenta con un espacio o laboratorio de testing de software, sin embargo, el testing es un elemento fundamental del control de calidad enfocado tanto en el producto como en el proceso. Se plantea un diagnostico tecnológico con el objeto de validar la pertinencia de su implementación. Método: En el artículo se realiza una revisión de las definiciones teóricas, las técnicas, los métodos, las herramientas y las características que se sugiere se deben tener en cuenta para la implementación de un laboratorio de testing a partir del marco de referencia CMMI y TMMI (referentes de la bibliografía científica). Con el método se enfatiza también la importancia del rol de las instituciones de educación superior y la enseñanza del testing de software. Resultados: El diagnostico tecnológico es una herramienta que, de forma ágil y eficiente, permite obtener claridad en las necesidades y oportunidades para proponer soluciones reales, como elemento fundamental en la pertinencia y viabilidad de implementar un espacio para las prácticas y experimentación referente al testing y la calidad de software, en la Universidad Cooperativa de Colombia, campus Popayán. Conclusiones: El diagnostico tecnológico abre las puertas a profundizar en el contexto del control de calidad y su pertinencia desde los entornos académicos y contribuye a la cohesión entre la industria software y el modelo enseñanza/aprendizaje del software.

Abstract Context: Currently the University Universidad Cooperativa de Colombia in Popayán does not have a space or laboratory for software testing; however, the testing is a fundamental element of quality control focused on the product and the process. A technological diagnosis is proposed in order to validate the relevance of its implementation Method: The article presents a technological diagnosis on the concept, techniques, methods, tools, and characteristics to be taken into account during the implementation of a testing laboratory, based on the CMMI and TMMI reference framework. The research takes as reference the scientific bibliography, which focuses on the role of higher education institutions and the teaching of software testing. Results: The technological diagnosis is a tool that, in an agile, efficient and effective way, allows to obtain clarity in the needs and opportunities, to propose real solutions, as a fundamental element in the pertinence and viability of implementing a space for practices and experimentation regarding software testing and quality, at the University Universidad Cooperativa de Colombia, in Popayán. Conclusions: The technological diagnosis opens the doors to deepen the context of quality control and its relevance from academic environments, contributing cohesion between the software industry and the teaching-learning model of software.