O índice que utilizamos é o NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) que em português significa Índice de Vegetação por Diferença Normalizada. É um cálculo matemático que nos possibilita quantificar a intensidade da atividade de clorofila ou simplesmente a atividade fotossintética nas plantas. 

No sensoriamento remoto esse índice é utilizado principalmente em estudos ambientais que permite as análises sobre a cobertura vegetal de determinada região. Com o NDVI é possível identificar a existência ou ausência de vegetação, comparar a atividade fotossintética de uma lavoura ao longo do tempo, assim como entre áreas diferentes.   

Princípios Físicos

O sensoriamento remoto é a ciência de obter informação sobre um determinado alvo sem entrar em contato com ele. Os dados coletados remotamente podem ser: variações na distribuição de forças, de ondas mecânicas e de ondas eletromagnéticas (luz). A captura das informações podem ser em diversas plataformas, como em aeronaves, satélites ou até em laboratório.

Na plataforma Agrosmart utilizamos o satélite Sentinel-2 que pertence a Agência Europeia Espacial (ESA), nele está a bordo um sensor capaz de capturar informações em diversas faixas do espectro eletromagnético que abrange do visível ao Infravermelho, entre elas a banda do vermelho (RED) e a banda do Infravermelho próximo (NIR) utilizadas para o cálculo NDVI.

 NDVI = (NIR - RED) / (NIR + RED)

Na prática a folha sadia absorve bastante a luz da banda do vermelho (ou reflete pouco ex.: 8%) para execução da fotossíntese e reflete bastante no infravermelho (ex.: 50%), pois a clorofila bloqueia a sua passagem. A planta seca não absorve a luz do vermelho (reflete bastante ex.:30%), pois não produz fotossíntese e reflete menos (ex.: 40%) o infravermelho porque existe pouca clorofila para reter a passagem da luz. 

Figura 1: Exemplo do cálculo NDVI e as folhas sadia a esquerda e a seca a direita.

Nas imagens NDVI da Agrosmart esse valores são transformados em cores para facilitar a identificação, valores próximo a zero de NDVI com cor vermelha representando ausência de vegetação, amarelo representando a vegetação seca e a cor verde representando alto índice de NDVI com altas taxas de fotossíntese.

 

Padrão da escala de cores da Agrosmart

O padrão de cores adotado pela Agrosmart segue os seguintes valores de NDVI:

Figura 2: Escala NDVI Agrosmart

Esse padrão se refere aos valores calculados baseados nas imagens de satélite. No próximo capítulo detalhamos as aplicações do NDVI.

Exemplos

A imagem NDVI da Figura 3 abaixo apresenta a lavoura de soja sob pivô central. Com relevo irregular é possível notar os reservatórios de água ao redor do pivô, pois o filtro NDVI revela com a cor vermelha a ausência de vegetação nessas áreas.

Observa-se uma parte mais amarela do NDVI devido a menor intensidade de fotossíntese revelando possíveis falhas ou até carreadores, caminhos e estradas.

Figura 3: NDVI de uma lavoura de soja sob irrigação pivô central

Um estudo de caso interessante é sobre a aplicação de nitrogênio (N) foliar na cultura do milho e o resultado pode ser observado na Figura 4 abaixo. A resposta da adubação pode ser visualizada pelo alto índice de vegetação representado pela faixa verde mais escura no pivô que significa uma maior atividade de fotossíntese.

Figura 4: NDVI de uma lavoura de milho sob irrigação pivô central 

Outro exemplo é uma lavoura de coco sobre irrigação localizada por gotejamento na Figura 5 abaixo. Percebe-se as divisões paralelas de seus carreadores pela cor vermelha e laranja do NDVI, assim como é perceptível algumas falhas na lavoura e manchas com diferentes intensidades de NDVI.

O NDVI da parte esquerda da lavoura possui um NDVI mais amarelado do que a parte direita, correspondendo a maior taxa fotossintética das plantas. Outra observação são alguns pontos mais claros espalhados por toda a lavoura mostrando falhas de plantio ou clareiras.

Figura 5: NDVI de uma lavoura de coco com irrigação localizada

Com uma visão mais ampla de uma fazenda podemos comparar as áreas com relação ao seu NDVI. Áreas com a suas totalidade em vermelho significa ausência de vegetação, plena colheita ou até solo exposto. Em partes mais alaranjadas com tons de amarelo significa a presença de palha, já que o amarelo do NDVI é uma fraca produção de fotossíntese das plantas. O verde intenso do NDVI representa a vegetação em plena produção fotossintética.

Na figura abaixo podemos observar uma fazenda com seis pivôs. Detalhe que o pivô posicionado ao inferior da imagem está com diferenças de NDVI, permitindo a interpretação de uma colheita ou algum tipo de manejo diferente ao longo do pivô. A maioria dos pivôs estão sem vegetação, pela cor alaranjada ou amarela, e apenas um com vegetação.

Figura 6: NDVI de lavoura irrigada com 7 pivôs central

Esse único pivô com vegetação possui algumas manchas em sua área, o NDVI mostra que existem pontos específicos que não possui vegetação, por isso a atenção deve ser redobrada nessa área e continuar com o monitoramento. 

Uma observação importante são os pivôs sem vegetação que possui algumas manchas de cor verde. Isso acontece pois os canais de drenagem possuem vegetação plena, especificamente capim, podendo ser observado pelo NDVI.

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