O sensoriamento remoto é uma tecnologia que tem crescido bastante nas últimas décadas, principalmente, no que diz respeito a sua aplicação à agricultura de precisão e ao meio ambiente.
O sensoriamento remoto na agricultura atua através da aquisição de dados e/ou imagens de um local, sem que haja contato direto com ele. Desta forma, os dados são obtidos através de veículos aéreos, sendo os satélites e os drones, os equipamentos mais utilizados atualmente.
No sensoriamento remoto, a aquisição de dados ocorre na maioria das vezes a partir do registro da radiação eletromagnética (REM). A mensuração da REM é obtida com base na reflectância do alvo que, na agricultura, são as plantas ou a superfície do solo.
A obtenção destes dados só foi possível devido ao desenvolvimento de sensores e equipamentos de alto desempenho. O sensoriamento remoto trabalha com sensores que utilizam como princípio básico, a geração de dados por meio da detecção da energia eletromagnética refletida por uma superfície.
De modo geral, pode-se classificar os sensores atuais de sensoriamento remoto de duas maneiras:
- Sensores ativos: operam com base em uma fonte própria de radiação eletromagnética, ou seja, não utilizam a energia do sol como fonte de radiação.
- Sensores passivos: necessitam de uma fonte externa de radiação, ou seja, utilizam a radiação solar como fonte de energia.
Com base em sensores específicos, o sensoriamento remoto possibilitou que as culturas agrícolas fossem monitoradas. Atualmente, os índices de vegetação são as formas mais utilizadas para o monitoramento das lavouras, dentre eles os mais comuns são:
- NDVI (Normalized Difference Vegetation Index ou Índice de Vegetação da Diferença Normalizada).
- NDRE (Normalized Difference Red Edge ou Índice de Vegetação Normalizada RedEdge).
O sensoriamento remoto de áreas agrícolas é comumente realizado através de drones ou satélites. Entretanto, a escolha de qual tecnologia usar, ainda gera dúvidas entre os agricultores. Neste sentido, há diversos detalhes, específicos a cada um, que merecem ser discutidos para um melhor entendimento do sensoriamento remoto.
Satélites: Vantagens e desvantagens
Os satélites são ferramentas de sensoriamento remoto relativamente antigas. Um dos primeiros satélites lançados pela NASA (National Aeronautics and Space Administration ou Administração Nacional da Aeronáutica e Espaço) foi o LandSat 1, em 1972. Desde então, mais 7 satélites foram lançados pela empresa americana.
Atualmente, o Landsat 8 (lançado em 2013) está em operação. Este satélite opera com sensores do tipo OLI (Operational Land Imager), uma evolução dos sensores anteriores.
Vantagens
- Amostragem de áreas extensas: as plataformas atuais de sensoriamento remoto possibilitam a captura de grandes extensões da superfície terrestre.
- Variabilidade espectral: grande parte dos sensores acoplados aos satélites operam em diversos comprimentos de ondas do espectro eletromagnético. Na prática, pode-se dizer que eles possuem sensores multiespectrais e hiperespectrais, o que permite a realização de diversas análises.
Desvantagens
- Interferência das nuvens nas imagens: esta é a principal desvantagem do imageamento por satélites, pois impossibilita a análise das imagens em diversos casos. Devido aos satélites estarem acima das nuvens, se no momento da captura da imagem estiver nublado, por exemplo, é impossível a visualização do alvo na superfície terrestre.
- Intervalo de tempo pata a aquisição das imagens: dependendo do satélite utilizado, o tempo de revisita da área agrícola pode ser superior a duas semanas. Desta forma, não permite o acompanhamento preciso de desenvolvimento vegetativo da lavoura. Por exemplo, o LandSat 8 é um dos satélites mais usados atualmente, entretanto, a sua frequência de revisita é, em torno de, 16 dias.
- Resolução espacial: nos satélites disponíveis para o sensoriamento remoto com uso civil, a resolução varia de 30 m a 30 cm/pixel. Para o LandSat 8, a resolução multiespectral é de 30 m, enquanto a termal, situa-se em torno de 100 m. Desta forma, a resolução das imagens não permite um detalhamento das áreas agrícolas, dificultando a geração de dados referentes a:
- Quantificação de falhas de plantio.
- População de plantas.
- Infestação de pragas e doenças em pequenas áreas de lavoura etc.
Drones: Vantagens e desvantagens
Os drones foram originalmente desenvolvidos com fins militares e, as suas pesquisas iniciaram ainda na década de 1970. Atualmente, os drones são ferramentas bastante usadas no sensoriamento remoto e possuem um grande número de aplicações e possibilidades.
Em função disso, listamos abaixo as principais vantagens e desvantagens da utilização dos drones no sensoriamento remoto da agricultura moderna.
Vantagens
- Resolução espacial: também chamada de GSD (Ground Sample Distance ou Distância de amostra do solo), pode chegar a 1 cm/pixel. Quanto menor for a GSD, maior é a resolução da imagem e, portanto, mais definidos serão os detalhes. Desta forma, as imagens obtidas por drones permitem a visualização de pequenos detalhes na lavoura, como as falhas em linhas de plantio, por exemplo.
- As nuvens não interferem: os drones utilizados no sensoriamento remoto voam abaixo das nuvens, portanto, elas não atrapalham na aquisição das imagens. Este é uma das principais vantagens, pois permite o mapeamento em regiões úmidas e nubladas, em diferentes épocas do ano. Além disso, permite que imagens diárias sejam obtidas.
- Custo: de modo geral, o custo de aquisição de imagens de sensoriamento remoto com alta qualidade e resolução a partir dos drones é menor, quando comparado a obtenção por satélites.
- Planejamento: os drones permitem que haja um planejamento prévio na obtenção das imagens, ou seja, as imagens podem ser obtidas de acordo com a necessidade do produtor. Por exemplo, a cada dois dias, uma vez por semana etc. Desta forma, tem-se uma maior flexibilidade para a aquisição de imagens.
Desvantagens
- Área de mapeamento: os drones não conseguem cobrir áreas de terra muito extensas em um mesmo dia. Até o momento, estima-se que possam ser mapeados em torno de, no máximo, 5.000 ha por dia.
- Deslocamento do operador: o responsável pelo drone necessita dirigir-se até o local dos voos. Sendo assim, pode ocorrer restrição de voo em alguns locais de difícil acesso.
- Demorado em áreas extensas: em lavouras muito grandes, o sensoriamento remoto utilizando drones pode-se tornar mais demorado, em função da autonomia de voo das aeronaves. Pois, pode ser necessário a troca de baterias durante os voos.
Com base nas vantagens e desvantagens demonstradas acima para o sensoriamento remoto utilizando drones e satélites, percebe-se que cada um traz características que os tornam únicos.
Na prática, o sensoriamento remoto utilizando os satélites é mais indicado para áreas extensas e, que não demandam imagens de alta resolução. Essa tecnologia é muito utilizada para o monitoramento de áreas florestais.
Ao passo que os drones, são mais indicados para análises contínuas em lavouras, o que demanda imagens com boa resolução.
Além disso, uma maior precisão nas imagens só pode ser obtida através dos drones. Neste sentido, na agricultura, especificamente, os drones superam os satélites para o sensoriamento remoto das lavouras.
Aplicações do sensoriamento remoto na agricultura
Hoje em dia é fácil perceber a presença do sensoriamento remoto na agricultura de precisão. Principalmente, quando ele está associado aos Sistemas de Informações Geográficas (SIG).
Juntas, estas tecnologias permitem que, por exemplo, uma colheitadeira equipada com GPS (Global Positioning System ou Sistema de Posicionamento Global) e piloto automático, mantenha um traçado predeterminado. Desta forma, este sistema evita que a máquina passe em cima de uma linha já colhida, ou ainda que, ela não colha alguma linha.
No entanto, o sensoriamento remoto aplicado a agricultura de precisão não para por aí.
Em função do barateamento e maior acessibilidade das novas tecnologias, muitos agricultores têm utilizado o sensoriamento remoto para mapear as suas lavouras.
Neste caso, o mapeamento aéreo utiliza como aliados diversos tipos de sensores, os quais podem estar equipados em drones e/ou satélites. Atualmente, o sensoriamento remoto já disponibiliza diversas análises e informações ao homem do campo, como:
- Estimativa do estande de plantas: através de algoritmos de sensoriamento remoto avançados, é possível estimar o número aproximado de plantas em uma determinada área. Dependo da resolução espectral do sensor utilizado, esta análise pode ser aplicada desde o estande inicial de plantas de soja até plantas adultas de eucaliptos, por exemplo.
- Cálculo da área plantada: em lavouras de grande extensão é comum que a estimativa da área plantada seja realizada através de imagens aéreas. Isso possibilita ao produtor cálculos aproximados para a aquisição de fertilizantes e defensivos agrícolas, além de previsões de safra.
- Acompanhamento do desenvolvimento da lavoura: com a obtenção de imagens, baseadas em técnicas de sensoriamento remoto, ao longo do ciclo de desenvolvimento da cultura, é possível saber quais os talhões que estarão prontos para colher primeiro. Essas informações possibilitam a tomada de decisões de forma mais assertiva, disponibilizando os recursos para os locais mais indicados.
- Sanidade da lavoura: talvez este seja o ponto alto do sensoriamento remoto na agricultura. Os sensores atuais permitem a geração de índices de vegetação, os quais apontam para irregularidades causadas por estresses na lavoura. Os quais podem dizer respeito a infinidade de causas, como:
- Estresse hídrico (seca ou alagamento)
- Presença de plantas daninhas
- Ataque de pragas
- Áreas sob ataque de nematoides
- Infecção por doenças etc.
Perspectivas futuras para o sensoriamento remoto na agricultura
Diante do cenário atual, o setor do sensoriamento remoto deve ser um dos que mais crescerá nas próximas décadas. Apesar de já estar presente na agricultura, espera-se que o sensoriamento remoto ganhe mais força nos próximos anos.
Isso se dará, principalmente, em função da popularização das tecnologias. Além da facilidade de acesso e barateamento das técnicas de sensoriamento remoto atuais.
Dentre as principais tendências do sensoriamento remoto na agricultura, pode se citar:
- Utilização dos drones para aplicações de produtos fitossanitários: em breve, os drones irão mapear as lavouras, através de sensores e, ao mesmo tempo realizar aplicações de defensivos, em tempo real, nas áreas problemáticas. Este tipo de serviço, permitirá que as pulverizações aéreas sejam cinco vezes mais rápidas, do que com máquinas tradicionais, como os pulverizadores auto propelidos.
- Menor tempo de revisita dos satélites: a maioria dos satélites atuais obtém imagens a cada 15 dias. Entretanto, existe uma forte tendência a redução deste tempo, principalmente, devido ao lançamento de diversos satélites de tamanho reduzido, os quais possibilitam a cobertura de todo globo terrestre. Desta forma, as empresas de sensoriamento remoto, futuramente, poderão obter imagens diárias das lavouras.
- Facilidade de aquisição de equipamentos: a popularização do sensoriamento remoto está direcionando o mercado a produção de equipamentos de menor valor aquisitivo. Atualmente, já é possível adquirir drones por preços inferiores a R$ 1000,00.
- Facilidade de manuseio: até pouco tempo atrás, um dos principais problemas enfrentados por muitos profissionais era a dificuldade de manuseio das tecnologias do sensoriamento remoto. Este cenário está mudando, atualmente, já é possível a aquisição de imagens de satélites a partir de plataformas bem mais amigáveis. Além disso, os drones atuais podem ser programados via aplicativos instalados em smartphones, que controlam todo o seu voo e aquisição de imagens.
Em um futuro não tão distante, o sensoriamento remoto permitirá que a agricultura moderna se torne uma indústria altamente orientada por dados. O que refletirá em aumento de precisão e, consequentemente, em ganhos produtivos.
Estas tendências direcionarão a uma nova era de gestão de lavouras totalmente guiadas por técnicas de sensoriamento remoto. Somente desta forma, é que conseguiremos produzir alimento em quantidade suficiente para alimentar a população mundial, que se encontra em pleno crescimento.
