Agricultura de precisão

O princípio do mapeamento da vegetação baseia-se na assinatura espectral das plantas. As plantas verdes saudáveis absorvem radiação solar de forma intensa na região do vermelho (fonte de energia no processo de fotossíntese), e reflectem intensamente na região do infravermelho próximo. 

O sensor multispectral, associado à grande resolução e detalhe das imagens, permite medir a quantidade de radiação absorvida / reflectida em cada região do espectro e analisar assim a variabilidade espacial – ou seja a variação do vigor da vegetação ao longo do terreno. 

Esta variação pode ser causada por uma deficiência de nutrientes, uma má drenagem do solo, pela existência de focos de pragas e doenças ou outros factores nocivos à vegetação agrícola, florestal, ripícola, costeira, ou outra.

Estas diferenças no vigor vegetativo (traduzidas em índices de vegetação como o NDVI), permitem a segmentação espacial em unidades de gestão (zonas que partilham características semelhantes), o que permitirá intervir em áreas específicas, ao invés de uma intervenção massiva na totalidade do terreno.

Infravermelho e Red Edge

Ortofoto infravermelho de várias culturas

A banda Red Edge capta a luz reflectida entre o visível e o infravermelho, possibilitando o mapeamento do stress hídrico e da concentração de pigmentos de clorofila (entre outros).

A banda NIR capta a luz reflectida no infravermelho próximo de modo a mapear o vigor das plantas, e o estado de saúde das mesmas.

Índice de vegetação NDVI

Mapa de vigor NDVI de várias culturas

Os índices de vegetação como o NDVI permitem não só mapear a vegetação, como analisar a mesma quantitativa e qualitativamente. 

O NDVI - Near Difference Vegetation Index - é um indicador numérico que varia (em teoria) entre 0 e 1. 

Valores próximos de 0 indicam vegetação doente, morta ou sem folha, áreas urbanas e impermeáveis, estradas, terrenos de terra batida, entre outros.

Valores próximos de 1 indicam vegetação saudável, sem restrições em termos de água ou nutrientes, com solos adequados, etc.

Os índices de vegetação são obtidos em duas etapas: a) Processamento do mapa de reflectância, de modo a filtrar os efeitos da radiação solar incidente à hora exacta da captura da imagem e b) Cálculo entre bandas por forma a realçar a informação pretendida (défice hídrico, senescência, seca, praga ou doença). Para o efeito, cada banda é processada individualmente para que possa ser usada na respectiva fórmula:

 

DVI – Difference Vegetation Index

Este é provavelmente um dos índices mais simples. É sensível à quantidade de vegetação, distingue solo e vegetação mas não processa a diferença entre reflectância e radiação causada pela atmosfera e pelas sombras. A sua fórmula é

DVI = NIR – Red

 

NDVI – Normalized Difference Vegetation Index

Este índice varia de -1 a 1, indicando a quantidade de vegetação, distinguindo plantas do solo e minimizando os efeitos causados pela topografia, entre outros. A sua fórmula é

NDVI = (NIR – Red) / (NIR + Red)

 

NDRE – Normalized Difference Red Edge

Dependendo da altura do ano e do progresso da cultura, NDRE pode ser um melhor indicador do vigor da vegetação do que o NDVI ou outros índices. Em estados de maturação mais avançados, as folhas acumulam níveis altos de clorofila nas folhas, e enquanto que a radiação vermelha é susceptível a níveis altos de absorção, a banda Red Edge poderá ser mais reflectida e por consequência servir melhor o propósito de indicador do vigor vegetativo. Desta forma, o NDRE acaba por ser mais adequado que o NDVI para aplicações de gestão intensiva por períodos prolongados. A sua fórmula é

NDRE = (Red Edge – Red) / (Red Edge + Red).

 

RVI - Ratio Vegetation

Este índice é alto para a vegetação, baixo para o solo, gelo, água, ou edificados. É um indicador da presença de vegetação e reduz os efeitos da atmosfera e da topografia. A sua fórmula é 

RVI = NIR / Red

 

GRVI - Green Ratio Vegetation Index

Além de distinguir entre classes de ocupação de solo, como foi referido no ponto anterior, este índice é sensível às taxas fotossintéticas nas copas das árvores, uma vez que as reflectâncias verde e vermelha são fortemente influenciadas pelas mudanças nos pigmentos das folhas. A sua fórmula é 

GRVI = NIR / Green

Estes são apenas alguns dos índices que é possível usar – existem vários para cada finalidade.

 

Outras análises

Estes índices funcionam assim como indicadores para o grau de vigor da vegetação, mas também para identificar potenciais focos de problemas de stress vegetativo, como focos de doenças ou problemas de rega. Existem inúmeros índices. e cada um deles consegue dar uma perspectiva diferente na direcção de uma análise focada na resolução de um determinado problema.

Também, o contributo do mapeamento aéreo via drone vai muito além destes indicadores. De facto, é possível gerar um modelo altimétrico (que poderá ajudar a perceber a origem de alguns problemas), contar árvores ou pés de forma automática, medir áreas ou distâncias a três dimensões para o apoio à gestão agrícola, florestal ou ambiental. As aplicações são muitas e cada caso, cultura ou ambiente traz uma necessidade diferente, para a qual é possível desenhar uma determinada solução baseada num veículo aéreo e sensor ideais para o efeito.

 

NDVI em pivot de milho (Zambujeira do Mar)

Mapa de vigor NDVI em pivot de milho