sensoriamento remoto na agricultura

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Como usar o sensoriamento remoto na agricultura

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Essencial para a agricultura de precisão, o sensoriamento remoto possibilita acompanhar melhor o desenvolvimento da lavoura e aperfeiçoar a gestão agrícola

O sensoriamento remoto é uma das principais ferramentas de agricultura de precisão e sua amplitude de usos na gestão agrícola só tem aumentado com o passar do tempo.

Ele se caracteriza pela obtenção de informações de um objeto sem que haja contato físico, seja de forma manual (pequenas distâncias) ou por meio de satélites (longas distâncias).

O principal uso do sensoriamento remoto está associado à densidade da cobertura vegetal, mas é possível obter também informações sobre a umidade do solo.

E há ainda outros usos do sensoriamento remoto na agricultura de precisão que vamos detalhar mais neste artigo. Confira!

O que é o sensoriamento remoto?

De forma simples, o sensoriamento remoto é um sistema opto-eletrônico utilizado para gerar imagens ou outro tipo de informações sobre objetos distantes.

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Esses sistemas estão presentes em sensores orbitais (satélites),aéreos (aviões/drones) ou terrestres (máquinas e equipamentos manuais) que obtêm dados espectrais dos alvos.

As primeiras medições por sensoriamento remoto foram realizadas com o uso de câmeras acopladas em aeronaves, balões, pipas, foguetes e até pássaros.

Elas obtiveram dados sobre a diferença da reflectância relacionada à densidade da cobertura vegetal, o que é possível medir por meio da radiometria espectral.

 A reflectância é uma propriedade do alvo: a água, o solo descoberto ou a vegetação.

Cada alvo possui uma radiação refletida em função do seu comprimento de onda, denominado de assinatura espectral da sua superfície.

A radiometria espectral é quem identifica a assinatura do alvo.

Por isso, dados da reflectância são associados às características das plantas, como o índice de área foliar, a biomassa ou a fração radiativa da fotossíntese.

Na agricultura, as propriedades da reflectância em cada faixa do espectro eletromagnético são analisadas por meio de combinações matemáticas das diferentes bandas espectrais.

Assim, as bandas espectrais indicam a forma como as plantas refletem ou transmitem a luz (artificial ou solar) de determinada cor em comprimentos de onda no espectro visível.

Com isso, obtêm-se as medidas da atividade da vegetação, por meio das faixas do visível e infravermelho próximo (NIR – Near Infrared),denominados de IV (índices de vegetação).

Os IVs já foram desenvolvidos para diversas finalidades na agricultura, como capturar processos fotoquímicos associados à fotossíntese ou estimar o conteúdo de pigmento da folha (clorofila).

Neste sentido, a escolha do comprimento de onda mais adequado está associada às características que se deseja avaliar. Veja na tabela abaixo alguns tipos de IVs.

sensoriamento remoto na agricultura
Fonte: Embrapa

Quais são os tipos de sensoriamento remoto?

São de dois tipos: sensores passivos e ativos.

Os sensores passivos registram a energia eletromagnética refletida ou emitida pelo alvo, como a radiação solar refletida ou radiação termal emitida.

Como exemplos de sensores passivos, temos:

  • o sensores multiespectrais a bordo de satélites como o Operational Land Imager (OLI),a bordo do satélite Landsat 8;
  • e a Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS),a bordo dos satélites TERRA e AQUA.

Sensores ativos, por sua vez, têm fonte própria de energia eletromagnética, a exemplo dos radares, sonares, sensores ativos de dossel e LiDAR (Light Detection and Ranging).

O LiDAR dispara pulsos de laser sobre o terreno e identifica os retornos, localizando com precisão as coordenadas X, Y e Z de pontos no terreno.

Isso permite gerar “nuvens de pontos”, utilizados para levantamentos topográficos e estudos de biomassa em florestas plantadas e manejo de florestas nativas.

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Quais as resoluções dos sensores remotos?

Imagens de sensores remotos apresentam diferentes resoluções: espacial, espectral, temporal e radiométrica.

Resolução espacial

Diz respeito à dimensão do terreno que é representada pelo menor elemento em uma imagem, o pixel.

Estão disponíveis imagens com pixel de 1 km2 de área ou maiores (baixa resolução),que podem ser aplicadas para estudos de grandes regiões, como avaliação da temperatura do oceano, condições atmosféricas globais etc.

Também é possível obter imagens com resolução espacial na ordem de centímetros, em plataformas aerotransportadas ou de sensores orbitais de alta resolução.

Resolução espectral

Refere-se ao número e tamanho dos intervalos de comprimento de onda (bandas) do espectro eletromagnético mensurado.

De acordo com a faixa do espectro, os alvos na superfície terrestre respondem de maneira distinta, o que confere diferentes aplicações para cada uma das bandas dos sensores multiespectrais. 

Sensores multiepectrais possuem bandas em diferentes faixas do espectro eletromagnético, cobrindo a faixa do visível, infravermelho próximo, médio e termal.

Resolução temporal

Se relaciona  ao intervalo de tempo para obtenção de imagens de um mesmo local.

Plataformas orbitais (Landsat ou o Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres) têm tempo de revisita de 16 e 26 dias, respectivamente.

Outros sensores com menor resolução espacial, como o MODIS ou AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) são capazes de obter imagens diariamente.

Resolução radiométrica

É a forma e a precisão de como a radiação eletromagnética é medida pelo sensor remoto

O sensor multiespectral (MSS) do satélite Landsat 1 quantificava a radiação eletromagnética recebida em 64 níveis, ou seja: uma resolução radiométrica de 6 bits (6 bits o 26 = 64).

O sensor OLI, a bordo do satélite Landsat 8 apresenta resolução espacial de 12 bits, resultando em imagens com 4.096 níveis de cinza, um aumento significativo diante de seu antecessor, Landsat-7, com resolução de 8 bits (256 níveis de cinza).

Quais as principais aplicações do sensoriamento remoto na agricultura?

Na agricultura de precisão, o sensoriamento remoto possui várias aplicações, que se dão por meio dos índices de vegetação, dentre as quais se destacam a:

  • estimativa da biomassa e produtividade das culturas;
  • o manejo de irrigação;
  • o monitoramento do estresse hídrico e do vigor das plantas;
  • a avaliação do estágio fenológico;
  • o teor de umidade do solo.

Boa parte desses dados é possível de se obter por meio do NDVI (Normalized Difference Vegetation Index),principal IV utilizado no mundo para o monitoramento agrícola.

Basicamente, o NDVI verifica a atividade clorofiana das plantas, então quanto mais verde a planta estiver, maior será o NDVI, que vai de -1 a 1 (entre 0 e 1 é onde ocorre a atividade clorofiana). 

Os dados do NDVI coletados da lavoura podem ser utilizados para melhorar a gestão agrícola, com melhor operacionalização das atividades e redução de custos.

Ao fazer o monitoramento por meio de sensoriamento remoto com imagens em NDVI, é possível, sobretudo em grandes áreas, observar se a cultura está se desenvolvendo bem.

Caso não esteja, o NDVI indica uma redução do IV em determinado local, o que possibilita uma ação mais rápida para resolver o problema.

O NDVI não aponta qual é o problema, o que requer a presença em campo, mas aponta que o desenvolvimento da planta não está normal, então é preciso fazer alguma correção.

No manejo nutricional das plantas, o NDVI possui relação direta com o nitrogênio, já que o N está presente na clorofila. Assim, NDVI baixo pode representar baixa presença desse nutriente.  

Outro índice importante é o NDWI (Normalized Difference Water Index),por meio do qual é possível obter informações sobre a umidade do solo.

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Fonte: Embrapa

Sensoriamento remoto na fiscalização do crédito rural

Uma outra importante aplicação do sensoriamento remoto no agronegócio é relativo à fiscalização das fazendas que obtiveram crédito rural.

O Banco Central do Brasil permite o uso, dentre outros métodos de análise, de forma individual ou combinada em uma mesma operação:

  • de sensoriamento remoto, por meio da aquisição e da análise de dados de sistemas fotográficos, óptico-eletrônicos ou de radar, capazes de detectar e registrar, sob a forma de imagens, o fluxo de radiação eletromagnética refletida ou emitida por objetos distantes.

Com isso, instituições financeiras que concedem o crédito rural podem utilizar o sensoriamento remoto para fiscalizar as áreas sem precisar se deslocar às fazendas.

A fiscalização se relaciona com verificação de épocas corretas de semeadura e perspectiva de boa produtividade, bem como incidência de doenças e pragas e índices pluviométricos.  

Conclusão

O sensoriamento remoto na agricultura pode ser feito de várias formas, sendo o seu principal uso no mundo a verificação do desenvolvimento da lavoura por meio do NDVI.

Com o NDVI, é possível obter informações atuais e de anos anteriores, o que permite fazer comparativos sobre áreas mais e menos produtivas e fazer correções necessárias.

E com o uso de outras tecnologias associadas ao NDVI, a exemplo da inteligência artificial, é possível ainda obter informações sobre teor de matéria orgânica no solo e fazer recomendações de aplicação de sementes e fertilizantes em taxa variável.


Publicado por:
Jornalista e pós-graduado em Agricultura de Precisão.
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