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Seguimento das Culturas por Satélite

 

A teledeteção através de imagens aéreas de satélites é uma ferramenta promissora em agricultura. As imagens permitem localizar zonas específicas de uma parcela que requerem uma inspeção. Na Pioneer estamos convencidos do potencial desta fonte de informação para a agricultura de culturas extensivas, ao permitir uma análise do estado da cultura no conjunto da parcela e da sua evolução ao longo do tempo. É, além disso, uma base para fundamentar determinadas decisões de manejo.

Como funciona a teledeteção

Os nossos olhos vêm uma parte da luz do sol (luz visível), e nós distinguimos os objetos pela luz visível que refletem. Existem outras partes da luz solar que não podemos detetar com os nossos olhos, por exemplo a radiação infravermelha (NIR, do inglês Near Infrared Radiation, radiação infravermelha próxima). Neste sentido, e isto é importante para o diagnóstico, a quantidade de luz refletida é diferente de acordo com as superfícies, e embora plantas de diferentes espécies e que crescem em diferentes condições reflitam a luz de forma diferente, existem algumas características da reflexão da luz solar que são comuns para todas as plantas. Assim, por exemplo, a vegetação reflete cerca de 5-15% da luz visível que recebe, e uns 40-80% da radiação infravermelha, enquanto um terreno nu desprovido de vegetação, reflete cerca de 15-25% da luz visível que recebe, e uns 30-35% da radiação infravermelha (Figura 1). Esta proporção da luz refletida sobre a quantidade de luz que incide é conhecida como refletância.

 

* Figura 1.Curvas de refletância da luz do sol.

De forma mais pormenorizada, dentro da luz visível, a vegetação mostra um máximo de refletância da luz verde, isto é a vegetação reflete a luz verde em maior proporção do que a parte da luz de outras cores, e é por isso que o olho humano vê a vegetação como verde. De modo contrário, a refletância de luz vermelha e azul é mínima, porque a planta (a clorofila, mais concretamente) absorve a luz azul e a vermelha para realizar a fotossíntese. Por último, a vegetação reflete uma grande parte da luz infravermelha. A refletância da luz infravermelha aumenta com a quantidade de vegetação, e a arquitetura da planta e o estado hídrico da vegetação também influenciam a refletância de uma cultura.

A luz refletida por um objeto pode ser medida e analisada por um sensor, como uma câmara convencional (para la luz visível) ou uma câmara de infravermelhos. Os satélites de observação do solo estão equipados com sensores da luz visível e da luz infravermelha, entre outros. As medidas de refletância são processados para a sua representação como uma imagem da superfície.

Tipos de imagens frequentes

O processamento de informações captadas pelo sensor do satélite pode ser realizado de diferentes modos, mediante diferentes combinações das camadas de informação (medidas de refletância das diferentes partes do espetro da luz solar) dando como resultado diferentes tipos de imagens. Entre os tipos de imagens mais comuns utilizadas em agricultura contamos com as imagens em cor real e imagens de índice de cultivo.

Imagem em cor real

As imagens em cores reais são imagens de um campo de acordo com a luz visível, donde a vegetação aparece a verde e um solo nu aparece a castanho ou castanho-avermelhado conforme a cor do solo. Estas imagens muitas vezes incluem informação que dá luz infravermelha na composição para realçar as culturas do resto da imagem. As imagens de satélite de cor real no sistema que utilizamos têm uma resolução de 10 e 15 metros para as imagens do Sentinel-2A e Landsat8, respetivamente (Figura 2).

 

*Figura 2.Imagem de um conjunto de parcelas em Sariñena (Huesca). Da esquerda para a direita, imagem de alta resolução do Google (4 de abril de 2015), imagem de composição da cor do Landsat8 (29 de setembro de 2016) e imagem da composição da cor do Sentinel-2A (28 de setembro de 2016) – imagens SPIDERwebGIS®, AgriSat Iberia –.

Imagem do Índice de Cultivo

As imagens do índice de cultivo (NDVI, do inglês, Normalized Difference Vegetation Index), são representações do valor do índice que se obtém para cada elemento da imagem (pixel) a partir do cálculo entre a refletância da luz infravermelha, e a refletância da luz vermelha (Red), segundo a relação entre a diferença e a soma das duas, quer dizer:

NDVI = (NIRrefletância - REDrefletância) / ( NIRrefletância + REDrefletância)

O valor do NDVI indica a quantidade de vegetação fotossinteticamente ativa, ou seja, a quantidade de biomassa vegetal em funcionamento. Os valores de NDVI estão compreendidos entre 0 e 1. As áreas da parcela com mais vegetação têm um NDVI maior devido a menor reflexão da luz (devido a uma maior quantidade de clorofila que absorve a luz visível) e maior reflexão do NIR (devido à maior quantidade de biomassa). Estes valores de NDVI mostram-se na imagem segundo uma escala de cores, de modo similar aos níveis de produção num mapa de rendimento. Na Figura 3, os valores de NDVI mostram-se segundo a escala na legenda. As imagens de NDVI têm uma resolução de 10 e 30 metros para imagens do Sentinel-2A e do Landsat8, respetivamente.

 

*Figura 3.Imagem de NDVI de Sentinel-2A (28 de setembro de 2016) – imagem SPIDERwebGIS®, AgriSat Iberia –.

As imagens de NDVI direcionam o utilizador para as áreas no campo com um problema (menor NDVI), e que exigem uma inspeção para determinar as causas e considerar possíveis soluções. Assim, uma imagem NDVI mostra a uniformidade ou heterogeneidade do crescimento da cultura numa parcela, e as sequências de imagens, a sua evolução ao longo do tempo. Sem dúvida, é importante ter presente as limitações desta tecnologia. Por exemplo, as imagens de NDVI mostram a quantidade de vegetação em geral, e que não distinguem entre cultura e infestantes. Por outro lado, o NDVI guarda uma estreita relação com o rendimento, porém cada híbrido requere uma calibração para estabelecer a relação. As diferencas de NDVI entre híbridos são com mais frequência devidas a diferenças na refletância do NIR devido a diferenças na arquitetura da planta.

 

 

 

 

Uso efetivo da Teledeteção em Agricultura

As imagens de satélite não substituem a necessidade da inspeção de campo. Em vez disso, elas direcionam o utilizador para as áreas da parcela que necessitam de inspeção de campo para se poderem determinar as causas de um menor crescimento da cultura nessa zona.

A equipa técnica da Pioneer utiliza o sistema SPIDERwebGIS®, da AgriSat Iberia, um sistema que oferece imagens da sua parcela em tempo quase real (dias) a partir da informação de imagens de satélite. As imagens são utilizadas para orientar a inspeção de uma parcela e para estimar as necessidades hídricas da cultura.

As imagens de satélite podem sobrepor-se com outras fontes de informação espacializada como mapas de solo, imagens de alta resolução (Google Earth®), mapas de irrigação, ou mapas de desempenho para explicar melhor a variabilidade de rendimentos numa parcela, e definir estratégias e/ou zonas de manejo.

 

 

 

 

 

 

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