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Tipo do documento: Tese
Title: Sensoriamento remoto orbital e não orbital no delineamento de zonas de manejo para agricultura de precisão
Other Titles: Orbital and non-orbital remote sensing in the design of management zones for precision agriculture
Autor: Rosa, Helton Aparecido 
Primeiro orientador: Johann, Jerry Adriani
Primeiro coorientador: Gurgacz, Flavio
Primeiro membro da banca: Johann, Jerry Adriani
Segundo membro da banca: Andrade, Maurício Guy de
Terceiro membro da banca: Maggi, Marcio Furlan
Quarto membro da banca: Souza, Carlos Henrique Wachholz de
Quinto membro da banca: Mercante, Erivelto
Resumo: O objetivo geral da pesquisa foi delinear zonas de manejo (ZMs), criadas a partir de dados de produtividade média de 4 safras (soja, milho, soja, trigo) e dados de índices de vegetação (IVs), obtidos por sensoriamento remoto orbital e aéreo, utilizando o algoritmo Fuzzy c means. O monitoramento foi realizado em 4 safras, em duas áreas de uma propriedade rural localizada no município de Toledo – Paraná. Utilizaram-se imagens do satélite Sentinel-2 (sensor MSI), obtidas por meio da plataforma Google Earth Engine (GEE) e imagens obtidas através de um Remotely Piloted Aircraft System (RPA). Com os dados de produtividade de cada safra, foram realizadas análises de estatística descritiva e, posteriormente, análises de correlação entre os IVs e as produtividades, por meio do coeficiente de correlação de Spearman (rs). Utilizou-se a plataforma de agricultura de precisão AgDataBox-MAP para delinear as ZMs. Nela, realizaram-se análises estatísticas, filtragem dos dados, retiradas de pontos influentes (outliers e inliers) e normalização. As ZMs criadas foram avaliadas utilizando-se as métricas: índice de suavidade (SI), índice de desempenho fuzzy (FPI), entropia de partição modificada (MPE), índice de validação de grupos aprimorado (ICVI). A similaridade dos mapas foi avaliada de acordo com o índice de concordância Kappa. Para os IVs que utilizaram as imagens de RPA, as maiores correlações ao longo das safras foram encontradas para cultura de soja 2018/2019, com 94 DAS na área 2, com valores de 0,72 (GLI e ExG), classificadas como correlação forte. 0,53 para VARI e 0,47 para MPRI, sendo correlações moderadas. Utilizando índices obtidos com imagens do satélite Sentinel-2, a safra de soja 2018/2019 com 80 DAS na área 2 foi a que apresentou maiores correlações com produtividade, classificadas como moderadas e 0,58 (NDVI e SAVI) e 0,60 (EVI2 e NDRE). Para as demais datas avaliadas ao longo das 4 safras as correlações foram classificadas como: muito fracas ou fracas. A utilização de IVs gerados por sensoriamento remoto orbital e aéreo se mostraram como alternativa para criação de ZMs, principalmente em condições que não se tem a possibilidade de ter dados de atributos de solos. De maneira geral, os IVs que utilizam o comprimento infravermelho, apresentaram melhores valores de SI, FPI, MPE, ICVI, o que implicou maior eficiência no delineamento das ZMs.
Abstract: The general objective of the research was to outline Management Zones (MZs), which were made from average productivity data for 4 harvests (soybeans, corn, soybeans, wheat) and Vegetation Indices (VIs) data, obtained through orbital and aerial remote sensing, using the Fuzzy c-means algorithm. The monitoring was carried out throughout 4 agricultural harvests in two areas of a rural property located in the municipality of Toledo – Paraná. Sentinel-2 images (MSI sensor) were used, which were obtained through the Google Earth Engine (GEE) platform, as well as images achieved from a Remotely Piloted Aircraft System (RPA). With the productivity data for each harvest, descriptive statistical analyses were executed and, subsequently, correlation analyses among the VIs and the yields, using the Spearman (rs) correlation coefficient. The precision agriculture platform AgDataBox-MAP was used in order to outline the MZs. In it, statistical analyses, filtering of data, removal of influential points (outliers and inliers) and normalization were carried out. The created MZs were evaluated within the following metrics: smoothness index (SI), fuzzy performance index (FPI), modified partition entropy (MPE), improved cluster validation index (ICVI). The similarity of the maps was evaluated according to the Kappa statistics. For the VIs that used RPA images, the highest correlations over the harvests were found for the 2018/2019 soybean crop, with 94 DAS in area 2, and values of 0.72 (GLI and ExG), classified as a strong correlation, 0.53 for VARI and 0.47 for MPRI, as a moderate correlation. From the usage of indexes obtained through images from the Sentinel-2 Satellite, the 2018/2019 soybean crop, with 80 DAS in area 2, showed the highest correlations when it comes to productivity, therefore classified as moderate, 0.58 (NDVI and SAVI) and 0.60 (EVI2 and NDRE). For the remaining periods of time evaluated throughout the 4 harvests, the correlations were classified as: very weak or weak. The application of VIs generated by orbital and aerial remote sensing was proved to be an alternative for the creation of MZs, especially in conditions where there is no possibility of accessing data for soil attributes. In general, the VIs that also use the infrared wavelength presented better values of SI, FPI, MPE and ICVI, which implied that they were more efficient in the design of the MZs.
Keywords: Índices de vegetação
Fuzzy C-means
Agrupamento
Vegetation indices
Fuzzy C-means
Clustering
CNPq areas: Sistemas Biológicos e Agroindustriais
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Campun: Cascavel
Citation: ROSA, Helton Aparecido. Sensoriamento remoto orbital e não orbital no delineamento de zonas de manejo para agricultura de precisão. 2021. 111 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel - PR.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://tede.unioeste.br/handle/tede/5510
Issue Date: 17-May-2021
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Agrícola (CVL)

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