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Tipo do documento: Tese
Title: Imagens multiespectrais a partir de um VANT (Veículo aéreo não tripulado) na estimativa da produtividade do trigo
Other Titles: Multispectral Imaging from a UAV (Unmanned Aerial Vehicle) in the estimation of wheat yield
Autor: Felipetto, Henrique dos Santos 
Primeiro orientador: Mercante , Erivelto
Primeiro coorientador: Viana , Octavio Henrique
Primeiro membro da banca: Elias , Adão Robson
Segundo membro da banca: Prudente , Victor Hugo Rohden
Terceiro membro da banca: Maggi , Marcio Furlan
Quarto membro da banca: Prior , Maritane
Resumo: O objetivo geral da pesquisa foi entender a aplicação do uso de VANTs no manejo da cultura do trigo. O primeiro artigo teve por objetivo realizar uma pesquisa bibliométrica de literatura sobre o uso de VANTs na cultura de trigo, sendo realizada pesquisa na base de dados da Web of Science, de artigos científicos publicados até o ano de 2021. Posteriormente, foram aplicadas técnicas de análise bibliométrica de literatura através do software VOSviewer, pelas quais avaliaram-se as co-autorias entre países e instituições, bem como as coocorrências de palavras entre as obras. Foram verificados os periódicos que mais publicam sobre essa temática. Os resultados indicaram uma tendência crescente de publicações sobre o uso de VANTs, nos últimos 7 anos, e que China, Estados Unidos da América e Reino Unido são os maiores pesquisadores desse tema. A China se destaca com, aproximadamente, 40% das publicações. Essa análise revela os principais assuntos atuais e as instituições mais influentes em todo o mundo que realizaram pesquisas relevantes e as apresentaram em publicações científicas. Este estudo destaca os periódicos que incluem mais publicações sobre o tema e os padrões colaborativos relacionados ao uso de VANTs na cultura do trigo. As plataformas mais utilizadas para essa finalidade são do tipo multirotor, embarcados com câmeras multipesctrais. Cerca de 27,8% das publicações são sobre o eixo temático ligado ao monitoramento da produtividade/fenotipagem do trigo. A temática está em evidência, porém são necessários maiores estudos com emprego de drones em regiões com alta produção tritícola, como os países da América do Sul. O segundo artigo avaliou o desempenho de algoritmos de aprendizado de máquina e imagens aéreas multiespectrais, na estimativa indireta da produtividade de grãos de trigo. Foram utilizadas duas áreas amostrais com épocas de cultivo diferentes, com diversos voos ao longo do ciclo fenológico da cultura. Ao término do ciclo da cultura foi determinada a produtividade de grãos (t ha-1 ). Os algoritmos de aprendizado supervisionado de máquina testados foram: Regressão linear (RL); Random forest (RF); Support vector machine (SVM) e Artificial neural network (ANN), combinados com índices de vegetação do espectro visível (RGB), multiespectrais e bandas. O algoritmo RL, combinado com os índices do RGB, apresentou melhor desempenho nas fases iniciais da cultura (perfilhamento) e final (maturação) com R² = 0,61 e R² = 0,58. O algoritmo SVM apresentou maiores valores na fase de emborrachamento – espigamento, com interação das bandas do red edge, red e green (R² = 0,78 e RMSE = 0,479 t ha-1 ). Portanto, é viável a utilização dessas variáveis e algoritmos na determinação da produtividade do trigo. De maneira geral, constatou-se que essa é uma aplicação viável, relativamente nova e promissora da tecnologia
Abstract: The general objective of the research was to understand the application of the usage of UAVs in wheat crop management. The first paper aimed to carry out a bibliometric literature search on the usage of UAVs in wheat cultivation. A search was executed within the Web of Science database of all scientific papers published until the year 2021. Subsequently, bibliometric literature analysis techniques were applied via the VOSviewer software, through which co-authorships between countries and institutions were evaluated, as well as the co-occurrence of words between the sources. The journals that publish the most on this topic were verified. The results indicated a growing trend of publications on the application of UAVs in the last 7 years, and that China, the United States of America and the United Kingdom are the largest researchers on this theme. China stands out with approximately 40% of the publications. This analysis reveals the main current issues and the most influential institutions around the world that have carried out relevant investigations and presented them in scientific publications. This study emphasizes the journals that include the most publications on the topic and the collaborative patterns related to the usage of UAVs in wheat crop. The platforms most used for this purpose are of the multirotor type, embedded with multispectral cameras. About 27.8% of the publications are related to the thematic axis linked to the monitoring of wheat productivity/phenotyping. The theme is in evidence, but it is needed further studies that focus on the application of drones in regions with high wheat production, such as the countries of South America. The second paper evaluated the performance of machine learning algorithms and multispectral aerial images, in the indirect estimation of wheat grain yield. Two sample areas with different growing seasons were considered, where several flights throughout the phenological cycle of the crop were performed. At the end of the crop cycle, grain yield (t ha-1 ) was determined. The supervised machine learning algorithms tested were: Linear regression (RL); Random forest (RF); Support vector machine (SVM); and Artificial neural network (ANN), combined with visible spectrum (RGB), multispectral and banded vegetation indexes. The RL algorithm, combined with the RGB indexes, displayed better performance in the initial stages of culture (tillering) and final (maturation) with R² = 0.61 and R² = 0.58. The SVM algorithm presented higher values in the rubberization – coming into ear phase, with the interaction of the red edge, red and green bands (R² = 0.78 and RMSE = 0.479 t ha-1 ). Therefore, it is feasible to use these variables and algorithms to determine wheat yield. Altogether, it was found that this is a viable, relatively new and promising application of the technology.
Keywords: Estado da arte .
Produtividade
Aeronave remotamente pilotada
State of the art
Productivity
Remotely piloted aircraft
CNPq areas: BIOENGENHARIA::MODELAGEM DE SISTEMAS BIOLOGICOS
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: Felipetto, Henrique dos Santos. Imagens multiespectrais a partir de um VANT (Veículo aéreo não tripulado) na estimativa da produtividade do trigo. 2022. 92 f. Tese( Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/6000
Issue Date: 17-Mar-2022
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Agrícola (CVL)

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