Índice de vegetação: Veja como funciona, quais suas aplicações e como essa tecnologia no campo pode te auxiliar na melhor tomada de decisão.

Com o avanço da tecnologia, novas ferramentas de manejo e gestão agrícola como os índices de vegetação têm surgido para facilitar a vida no campo.

Os índices de vegetação estão cada vez mais populares, entretanto, assim como o GPS não são um novo conceito.

Esses modelos matemáticos – ou algoritmos – baseados no sensoriamento remoto, buscam avaliar e caracterizar a cobertura vegetal.

Mas isso é apenas a ponta do iceberg, confira a seguir quais são e como funcionam os principais índices de vegetação!

Entendendo mais sobre os índices de vegetação

Antes de falarmos a respeito dos índices de vegetação, precisamos entender alguns princípios do sensoriamento remoto.

O sensoriamento remoto, por definição, trata-se da coleta de dados ou de imagens por sensores para posterior análise e processamento.

Pode ser realizado através de sensores presentes nos satélites, veículos aéreos (como drones) ou até mesmo veículos terrestres.

Por ser remoto, isso significa que é possível obter informações acerca de cultivos agrícolas, por exemplo, sem o contato direto do sensor com a lavoura.

Isso tudo é possível graças à radiação eletromagnética, ou REM, que pode ser natural ou artificial. 

A representação contínua da REM, por comprimento de onda, frequência ou energia é chamada espectro eletromagnético (como mostra a figura abaixo).

O sol é a nossa principal fonte de REM, com todos os objetos expostos a ela.

Espectro eletromagnético em função da frequência e comprimento de onda

Espectro eletromagnético em função da frequência e comprimento de onda
(Fonte: Chemistry Libretexts)

As interações existentes entre a REM oriunda do sol e a superfície das plantas permite a obtenção de informações a respeito do objeto que o emitiu.

Ocorrendo de forma simultânea, essas interações podem ser classificadas em três tipos: reflectância, transmitância e absorbância.

Como as radiações absorvidas, refletidas e transmitidas são complementares e devem sempre totalizar 100%, isso permite a extração de diversas informações.

Essas interações, principalmente a refletância, ocorrem em diferentes intensidades  e comprimentos de ondas nas mais diversas superfícies.

Essas variações fazem com que cada superfície apresente uma radiação eletromagnética característica, ou assinatura espectral, como vemos nas figuras abaixo.

 Diferentes interações entre a REM (luz incidente) e a superfície foliar, representada em corte longitudinal
(Fonte: Adaptado de Portz (2011))

Diferentes assinaturas espectrais

Diferentes assinaturas espectrais folha verde (a), folha seca (b) e solo (c) frente aos comprimentos de onda do espectro visível (B,G,R) e infravermelho (IR)
(Fonte: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE))

Dentro do espectro luminoso, as plantas apresentam grande absorbância nas faixas do  azul (400-500 nm)  e vermelho (600-700 nm).

Isso graças à presença dos pigmentos (clorofilas, xantofilas e carotenoides) e a estrutura celular da superfície das folhas. É aqui que entram os índices de vegetação.

O que são os Índices de Vegetação e como funcionam

Os índices de vegetação são modelos matemáticos que vêm sendo desenvolvidos com base na reflectância das coberturas vegetais.

Ao integrar a reflectância de duas ou mais bandas espectrais, ou comprimentos de ondas, os índices de vegetação conseguem realçar determinadas características.

Para o cálculo dos índices de vegetação é comum a utilização da reflectância das assinaturas espectrais.

Quando conhecemos as interações entre a REM e as plantas nos diferentes comprimentos de onda, podemos desenvolver e utilizar inúmeros índices de vegetação.

Tais índices de vegetação podem ser utilizados para a determinação de uma gama de parâmetros biofísicos e características da vegetação.

Diferentes padrões de reflectância de folhas com diferentes estados

Diferentes padrões de reflectância de folhas com diferentes estados, morta ou seca, estressada e saudável
(Fonte: DronEng)

O  índice  de área  foliar, a biomassa, a porcentagem de cobertura do solo, a atividade fotossintética, deficiências hídricas e até mesmo estimativas de produtividade são alguns desses parâmetros.

O sensoriamento remoto fornece a base para o desenvolvimento dos índices de vegetação, a reflectância das culturas.

As principais vantagens da utilização dos índices de vegetação estão na eficiência, rapidez e praticidade das mensurações.

Ao contrário dos monitoramentos convencionais, essas técnicas permitem a identificação de variabilidade nas lavouras durante seu desenvolvimento.

Permitindo adubações e pulverizações otimizadas, manejo preciso das pragas e doenças antes da colheita e não apenas para os cultivos subsequentes.

>> Leia mais: O que é SIG na agricultura e como essa tecnologia pode ser útil na sua fazenda

Principais índices de vegetação

Apesar de hoje em dia os índices de vegetação estarem crescendo no mercado, seu  conceito data da década de 70. São inúmeros índices de vegetação existentes como o NDVI, EVI, SAVI e VARI.

Cada um apresenta uma finalidade e funcionalidade diferente e são usados mundialmente, não apenas na avaliação de lavouras.

a) Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI)

O NDVI é a sigla em inglês para Normalized Difference Vegetation Index e trata-se do índice mais conhecido no mercado.

Esse índice de vegetação atua com sensores infravermelho próximo (NIR), analisando a resposta espectral das plantas nas bandas do vermelho e do infravermelho próximo.

O índice de vegetação NDVI pode ser utilizado no monitoramento das lavouras para detecção de déficit hídrico, danos de pragas, estimativa de produtividade e outros.

O cálculo do índice de vegetação NDVI é feito através da fórmula:

NDVI

Onde, IVP é reflectância no faixa do Infravermelho próximo e V é a reflectância na faixa do vermelho e seus valores variam de -1 a 1.

Portanto, valores próximos de 1 indicam uma vegetação ativa e saudável, enquanto próximos de 0 ou negativos outros objetos ou vegetação menos ativa ou senescente.

índice de vegetação

Plantas com diferentes características foliares, seja devido à seca, nutrição ou fitossanidade apresentam diferentes valores de NDVI
(Fonte: Earth Observatory – NASA)

A seguir separei duas imagens que mostram como os dados ficam quando processados.

Os valores mais elevados em vermelho indicam a vegetação mais ativa, que domina a imagem no período úmido (esquerda) ao contrário do período mais seco (direita).

Imagens processadas referentes ao cálculo NDVI

Imagens processadas referentes ao cálculo NDVI em dois períodos, úmido (esquerda) e seco (direta)
(Fonte: Borato & Gomide – EMBRAPA (2013))

b) Índice de Vegetação Melhorado (EVI)

O índice de vegetação melhorado é calculado de forma similar ao NDVI, apresentando algumas modificações que garantem a correção de luz refletida.

Onde:

NIR = Reflectância do infravermelho próximo; 
RED = Reflectância do vermelho; }
BLUE = Reflectância do azul; 
L = ajuste de fundo; 
C1 e C2 = Coeficientes de resistência a aerossóis.

É comum que partículas em suspensão na atmosfera e sinais de fundo do dossel (cobertura do solo) levem à formação de reflexos indesejáveis.

Esses reflexos prejudicam a captura e consequentemente a interpretação dos dados.

Os dados produzidos pelo índice de vegetação melhorado não saturam tão facilmente quanto os do NDVI.

O EVI é destinado especialmente em regiões que concentram grandes quantidades de biomassa vegetal (elevados teores de clorofila) como as florestas tropicais.

c) Índice de Vegetação Ajustado ao Solo (SAVI)

Como o próprio nome sugere, o SAVI surgiu da necessidade de atenuar os efeitos causados pelo solo na captura dos dados.

Seu cálculo é realizado pela mesma fórmula do NDVI acrescido da constante L, que varia de acordo o maior ou menor grau de cobertura do solo.

O índice SAVI é muito utilizado em áreas que apresentam baixas densidades de vegetação ou de início de plantio.

c) Índice Resistente à Atmosfera na Região Visível (VARI)

O índice de vegetação VARI, assim como o EVI, foi designado para realizar correções dos efeitos atmosféricos.

O VARI é destinado principalmente para detecção de áreas de estresse nas lavouras e analisa o nível de ‘verde’ capturado dos dados (ou imagens).

Diferente dos índices de vegetação anteriores, que são baseados em sensores infravermelho próximo (NIR), as imagens VARI são geradas pelos sensores RGB.

A tendência de uso de imagens RGB não busca a substituição da tecnologia NDVI, mas sim a ampliação das técnicas de mensuração.

Analisando índices de vegetação na sua lavoura

Agora que você já conheceu os principais índices de vegetação existentes, deve estar se perguntando como aplicá-los na sua lavoura.

Uma forma prática de obter essas informações é por meio de um software de gestão rural, como o Aegro.

No Aegro, você pode contratar imagens de satélite para as áreas da sua propriedade e verificar o índice NDVI da plantação.

As imagens são geradas pelo satélite Sentinel-2, em uma frequência de 3 a 5 dias, e ficam organizadas em ordem cronológica no sistema.

Isso te ajuda a acompanhar e evolução da safra com o passar do tempo e identificar mudanças no vigor da vegetação com facilidade.

Além disso, os dados do sensoriamento remoto podem ser analisados juntamente com o histórico de operações agrícolas realizadas em cada talhão.

Assim, você consegue entender se as suas atividades estão tendo o resultado esperado na saúde do cultivo e tomar decisões de manejo mais assertivas.

Simples, não é mesmo? Conheça a solução da Aegro para imagens de satélite e descomplique o uso de NDVI no seu dia a dia.

Conclusão

O sensoriamento remoto e os índices de vegetação são ferramentas muito poderosas que podem auxiliar nos manejo das lavouras.

Os diferentes índices de vegetação nos permitem obter diferentes informações e formular mapas que auxiliam nas tomadas de decisão.

Ao contrário das avaliações convencionais, as informações obtidas pelos índices de vegetação permite agir nos cultivos atuais e não nos subsequentes.

>> Leia Mais: 

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E você, já utiliza os índices de vegetação para monitoramento de sua lavoura? Conte pra gente nos comentários!