TVDI obtido de diferentes sensores aplicado ao monitoramento agrícola de risco da cultura da soja

Abstract

O principal desafio na atualidade do setor agrícola é produzir maior quantidade de alimentos para atender a demanda crescente da população do planeta, mas de forma mais sustentável ambientalmente. Parte deste desafio pode ser atendido a partir de incrementos na produtividade doscultivos. Neste contexto, o índice TVDI (Temperature-Vegetation Dryness Index), que usa dados de sensores remotos orbitais, índice de vegetação e Ts (Temperatura de superfície), tem sido utilizado por diversos especialistas.Este índice, portanto, quando aplicado em escala regional pode-se tornar uma importante ferramenta para o monitoramentodo déficit hídrico,principal fator de risco das áreas agrícolas no sul do Brasil. Este estudo buscou compreender a metodologia de determinação do índice de umidade da superfície, o TVDI, e analisar sua robustez em caracterizar a umidade da superfície, as vantagens e as limitações associadas à sua obtenção em diferentes períodos de tempo, assim como, em diferentes escalas espaciais, visando gerar informações que possibilitem seu uso em sistemas de monitoramento agrícola integrando de forma complementar dados de diferentes sensores. O TVDI foi obtido a partir de sensores espectrais de superfície,comparado a dados oriundos do balanço hídrico meteorológico diário, em experimento ‘On Farm’, também foi avaliada a sua coerência frente aos dados obtidos usando imagens orbitais. Foram utilizadas 4 imagens do sensor OLI/TIRS e 12 imagens MODIS com resoluções espacial, espectral e temporal distintas, para analisar a consistência na sua distribuição espacial na região. Foi, então, analisado como os padrões espaciais e temporais do TVDI, obtido com sensores terrestres e orbitais, podemser usadosde forma eficiente em programas de monitoramento agrícola. Os resultados mostraram que o ajuste do triangulo evaporativo para os distintos sensores apresentou coerência, sendo as principais diferenças entre eles associadas as características de resolução dos mesmos. Os dados do TVDI obtidos em escala local e a partir dos sensores orbitais apresentaram coerência e demonstraram a complementariedade de informações espaciais e temporais. O TDVI apresentou correlação significativa com diversas variáveis associadas a condição hídrica do sistema solo –água –planta (armazenamento, déficit, ETr, ETr/ET0 e umidade). O uso conjugado dos diferentes sensores possibilitou a construção de uma proposta para um sistema de monitoramento agrícola auxiliando na identificação dos períodos de deficiências hídricas em relação as fases da cultura e o detalhamento da distribuição espacial a nível de parcela agrícola.

The main challenge in the agricultural sector today is to produce more food to meet the growing demand of the planet's population, but in a more environmentally sustainable way. Part of this challenge can be met from increases in crop productivity. In this context, the TVDI index (Temperature-Vegetation Dryness Index), which uses data from remote orbital sensors, vegetation index and Ts (surface temperature), has been used by several experts. This index, therefore, when applied on a regional scale can become an important tool for monitoring the main risk factor of agricultural areas in southern Brazil. This study soughtto understand the methodology for determining the surface moisture index, the TVDI, and to analyze its robustness in characterizing the surface moisture, the advantages and limitations associated with obtaining it in different periods of time, as well as,in different scales spatial, aiming to generate information that allows its use in agricultural monitoring systems by integrating data from different sensors in a complementary way. The TVDI was obtained from spectral surface sensors, compared to data from the daily meteorological water balance, in an ‘On Farm’ experiment, its coherence was also assessed against the data obtained using orbital images. Four images from the OLI / TIRS sensor and 12 MODIS images with different spatial, spectral and temporal resolutions were used to analyze the consistency in their spatial distribution in the region. It was then analyzed how the spatial and temporal patterns of TVDI, obtained with terrestrial and orbital sensors, can be used efficiently in agricultural monitoring programs. The results showed that the adjustment of the evaporative triangle for the different sensors showed coherence, the main differences between them being associated with their resolution characteristics. TVDI data obtained on a local scale and from orbital sensors showed coherence and demonstrated the complementarity of spatial and temporal information. TDVI showed a significant correlation with several variables associated with the water condition of the soil -water -plant system (storage, deficit, ETr, ETr / ET0 and humidity). The combined use of the different sensors enabled the construction of a proposal for an agricultural monitoring system, helping to identify periods of water deficiencies in relation to the crop phases and detailing the spatial distribution at the level of the agricultural plot.