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AGRICULTURA DE PRECISÃO Professor Me. André Felipe Barion Alves Andrean REITOR Prof. Ms. Gilmar de Oliveira DIRETOR DE ENSINO PRESENCIAL Prof. Ms. Daniel de Lima DIRETORA DE ENSINO EAD Prof. Dra. Geani Andrea Linde Colauto DIRETOR FINANCEIRO EAD Prof. Eduardo Luiz Campano Santini DIRETOR ADMINISTRATIVO Guilherme Esquivel SECRETÁRIO ACADÊMICO Tiago Pereira da Silva COORDENAÇÃO DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO Prof. Dr. Hudson Sérgio de Souza COORDENAÇÃO ADJUNTA DE ENSINO Prof. Dra. Nelma Sgarbosa Roman de Araújo COORDENAÇÃO ADJUNTA DE PESQUISA Prof. Ms. Luciana Moraes COORDENAÇÃO ADJUNTA DE EXTENSÃO Prof. Ms. Jeferson de Souza Sá COORDENAÇÃO DO NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Prof. Me. Jorge Luiz Garcia Van Dal COORDENAÇÃO DOS CURSOS - ÁREAS DE GESTÃO E CIÊNCIAS SOCIAIS Prof. Dra. Ariane Maria Machado de Oliveira COORDENAÇÃO DOS CURSOS - ÁREAS DE T.I E ENGENHARIAS Prof. Me. Arthur Rosinski do Nascimento COORDENAÇÃO DOS CURSOS - ÁREAS DE SAÚDE E LICENCIATURAS Prof. Dra. Katiúscia Kelli Montanari Coelho COORDENAÇÃO DO DEPTO. DE PRODUÇÃO DE MATERIAIS Luiz Fernando Freitas REVISÃO ORTOGRÁFICA E NORMATIVA Beatriz Longen Rohling Caroline da Silva Marques Carolayne Beatriz da Silva Cavalcante Eduardo Alves de Oliveira Jéssica Eugênio Azevedo Kauê Berto Marcelino Fernando Rodrigues Santos PROJETO GRÁFICO E DIAGRAMAÇÃO André Dudatt Vitor Amaral Poltronieri ESTÚDIO, PRODUÇÃO E EDIÇÃO André Oliveira Vaz DE VÍDEO Carlos Eduardo da Silva Carlos Henrique Moraes dos Anjos Pedro Vinícius de Lima Machado FICHA CATALOGRÁFICA Dados Internacionais de Catalogação na Publicação - CIP A556m Andrean, André Felipe Barion Alves Agricultura de precisão / André Felipe Barion Alves Andrean. Paranavaí: EduFatecie, 2023. 99 p.: il. Color. 1. Agricultura de precisão – Inovações tecnológicas. 2. Mecanização agrícola 3. Agricultura - mecanização. I. Centro Universitário UniFatecie. II. Núcleo de Educação a Distância. III. Título. CDD: 23 ed. 631.3 Catalogação na publicação: Zineide Pereira dos Santos – CRB 9/1577 As imagens utilizadas neste material didático são oriundas dos bancos de imagens Shutterstock . 2023 by Editora Edufatecie. Copyright do Texto C 2023. Os autores. Copyright C Edição 2023 Editora Edufatecie. O conteúdo dos artigos e seus dados em sua forma, correção e confiabilidade são de responsabilidade exclusiva dos autores e não representam necessariamente a posição oficial da Editora Edufatecie. Permitido o download da obra e o compartilhamento desde que sejam atribuídos créditos aos autores, mas sem a possibilidade de alterá-la de nenhuma forma ou utilizá-la para fins comerciais. https://www.shutterstock.com/pt/ 3 AUTOR Professor Me. Andre Felipe Barion Alves Andrean ● Engenheiro Agrônomo pela Universidade Estadual de Maringá; ● Especialista em MBA em Agronegócios pelo Unicesumar; ● Mestre em Produção Vegetal pela Universidade Estadual de Maringá; ● Doutorando em Produção vegetal e irrigação pela Universidade Estadual de Maringá. ● Revisor do periódico IRRIGA; ● Consultor em manejo de irrigação e produção vegetal. Engenheiro Agrônomo formado em 2012 pela Universidade Estadual de Maringá. Promotor de Vendas da Bayer CropScience entre 2013-2014, atuando como consultor do portfólio em produtores de soja, milho e feijão no Estado do Goiás. Pós-graduação em MBA em Agronegócios,2015, pelo Unicesumar. Mestre na área de produção vegetal pela Universidade Estadual de Maringá. Doutorando em Agronomia com ênfase em produção vegetal pela Universidade Estadual de Maringá, atuando em pesquisas referente ao manejo de água no solo, irrigação e drenagem e produção de hortaliças em ambiente protegido. Consultor em manejo de irrigação e produção agrícola. CURRÍCULO LATTES: http://lattes.cnpq.br/1224192983709430 http://lattes.cnpq.br/1224192983709430 4 Seja muito bem-vindo (a)! O uso da tecnologia está cada vez mais presente no nosso dia a dia, por meio de smar- tphones, tablets, drones e computadores, conseguimos realizar tarefas de maneira simples que até então eram consideradas dispendiosas e de custo elevado. Um dos motivos que levaram a universalização da tecnologia é o barateamento na composição de chips e sensores. Na agricultura não foi diferente. A evolução no desenvolvimento de máquinas e implementos e a inserção de computadores no monitoramento das operações, permitiu a elevação do nível da agricultura, tornando-a intensiva e de larga escala. Logo, outra questão foi levantada, assegurar a produtividade e ao mesmo tempo otimizar os recursos utilizados na produção. A partir disso, a agricultura de precisão foi desenvolvida com a finalidade potencia- lizar a produção agrícola, e ao mesmo tempo utilizar de maneira responsável os recursos naturais empregados na cadeia deste setor. Assim, esta tecnologia passou a ser uma forte aliada na conservação do meio ambiente. Desta forma, se faz necessário a compreensão desta ferramenta, assim como saber colocá-la em prática. Portanto, caro aluno (a), sabendo da grande importância deste método de manejo na agricultura, abordaremos questões relevantes para torná-lo apto a utilizar esta tecnologia. Na unidade abordaremos os conceitos básicos da agricultura de precisão, seu sur- gimento, sistema de navegação por satélites, automação de tratores e implementos, assim como os sensores embarcados que realizam leituras em tempo real das condições do campo. Na unidade II aprenderemos os princípios do levantamento georreferenciado, mé- todos de amostragem em grade, célula e direcionada, além das principais ferramentas para a coleta de amostras de solo para fins de análise química e física. A unidade III conheceremos a localização geográfica da fazenda experimental da UniFatecie por meio da ferramenta QGIS. Este software é destinado à confecção de mapas temáticos e portanto, realizaremos os primeiros passos na determinação da área que será implementada a agricultura de precisão. APRESENTAÇÃO DO MATERIAL 5 Na unidade IV, daremos continuidade na construção do mapa temático da fazenda experimental da UniFatecie, onde a partir das análises químicas do solo, será elaborado o mapa de necessidade de calagem e de semeadura utilizando a técnica de aplicação em taxa variável. Muito obrigado e bom estudo! SUMÁRIO 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plano de Estudos • Conceitos de Agricultura de Precisão; • Sistemas de navegação global por satélites; • Sistema de direção automática para tratores; • Sistema de direção automática para equipamentos; • Sensores embarcados. Objetivos da Aprendizagem • Conceituar e contextualizar- Arquivo online com acesso direto aos dados dos satélites NOAA e DMSP. http://www.spaceimaging.com – Site da Space Imaging EOSAT, contendo dados pancromáticos, multies- pectrais e radar de alta resolução espacial. http://www.digitalglobe.com/ - Site da Digital Globe com dados e informações sobre o satélite QuickBird e suas imagens de alta resolução espacial. http://www.spot.com – Site da Spot Image Corporation com dados e informações sobre a série SPOT. http://www.erdas.com - Empresa líder de mercado em aplicativos para processamento de imagens. http://www.sat.cnpm.embrapa.br/ - Site da Embrapa Monitoramento por Satélite com dados e informa- ções de vários satélites e sensores de Sensoriamento Remoto. Aplicações, links para diversos sites e exem- plos de imagens. http://www.earth.nasa.gov http://www.research.umbc.edu/~tbenja1/umbc7/ http://www.asprs.org http://dynamo.ecn.purdue.edu/~biehl/MultiSpec/ http://www.inpe.br http://www.dpi.inpe.br/spring/ http://www.esdim.noaa.gov/NOAA-Catalog/ http://www.eorc.nasda.go.jp/ http://www.class.noaa.gov/ http://www.spaceimaging.com http://www.digitalglobe.com/ http://www.spot.com http://www.erdas.com http://www.sat.cnpm.embrapa.br/ 50UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO Quando um equipamento é projetado, devemos levar em consideração todos os componentes que compõem o sistema, mesmo que pareça não ter importância, como um simples parafuso, visto que este pode ser o causador de uma possível falha quando mal dimensionado, podendo gerar diversos tipos de prejuízos. Você já havia pensado na importância que um correto dimensionamento de um parafuso pode ter em um conjunto mecânico? Fonte: o Autor (2022). 51 CONSIDERAÇÕES FINAIS Através da geoestatística é possível a detecção de pontos de amostragens que realmente representarão as características da área, e esta amostragem pode ser realizada pelo método de grade ou célula. As ferramentas para a coleta de solo para análise física e de fertilidade são responsáveis por gerar as informações necessárias para a implementação da agricultura de precisão e por isto deve ser realizada com destreza. Vimos também que o sensoriamento remoto é um conjunto de técnicas utilizada para a obtenção de informações referente ao objeto sendo representado pelo conjunto sensor, fonte e alvo. Graças ao uso de imagens aéreas é possível avaliar as áreas agrícolas e traçar estratégias de manejo. UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO 52 MATERIAL COMPLEMENTAR LIVRO Título: Sensoriamento Remoto em agricultura Autor: Antônio Roberto Formaggio; Ieda Del’Arco Sanches. Editora: Oficina de textos 1ed. (2017). Sinopse: Sensoriamento remoto em agricultura vem preencher uma lacuna na área, ao apresentar de forma clara e didática os conceitos básicos sobre sensoriamento remoto e suas aplicações em agricultura, como comportamento espectral de culturas agrícolas, índices espectrais de vegetação, análise de alvos agrícolas, monitoramento, sensoriamento remoto hipe- respectral e agricultura de precisão. FILME / VÍDEO Título: Uso de satélite no mapeamento agrícola Ano: 2020. Sinopse: A Companhia Nacional de Abastecimento (Conab) realizou o webinar sobre o Uso de Satélite no Mapeamento Agrícola. A proposta do evento é mostrar o que já é feito no país na área de mapeamento agrícola e as perspectivas do uso das imagens de satélite no agronegócio Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=PBJzJR0ChO4 UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO https://www.youtube.com/watch?v=PBJzJR0ChO4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plano de Estudos • Confecção de mapa georreferenciado Objetivos da Aprendizagem • Conceituar o que é o QGIS; • Compreender os primeiros passos para a criação de mapa; • Estabelecer a importância da elaboração de mapas de pontos amostrais. 3UNIDADEUNIDADE CONHECENDOCONHECENDO A FERRAMENTAA FERRAMENTA QGISQGIS Professor Me. André Felipe Barion Alves Andrean 54 INTRODUÇÃO A corrida espacial iniciada entre os EUA e a então União Soviética na década 1960, pela Guerra Fria, foi um dos principais fatores que contribuíram para o desenvolvimento tecnológico de comunicação e rastreabilidade. Atualmente, existem mais de 4.500 satélites em órbitas na Terra executando tarefas de mapeamento e comunicação (LIFSON; LINARES, 2022). Através deles temos acesso ins- tantâneo a informações de localização ou de notícias que acontecem do outro lado do mundo. O uso desta ferramenta na agricultura possibilitou a elaboração de mapas fide- dignos das características agronômicas das áreas, possibilitando maiores produtividades. Atrelado a isto, o uso desta tecnologia contribuiu para o uso racional de insumos, uma vez que as tomadas de decisões ocorrem de maneira pontual nas áreas mapeadas. A confecção de mapas de levantamento e diagnósticos das áreas agrícolas é rea- lizada utilizando software, que por meio das imagens de satélites, conseguem distinguir fatores ambientais por meio do sensoriamento remoto ou através da adição de informações coletadas a campo para a elaboração detalhada dos mapas. Dentre os diversos softwares que existem, o QGIS se destaca por ser gratuito e de código aberto (QGIS, 2022). Esta ferramenta é desenvolvida pela Open Source Geospatial Foundation (OSGeo), sendo compatível com inúmeros sistemas operacionais. Assim, nesta unidade utilizaremos a ferramenta QGIS, abordando os principais comandos. Buscaremos, por meio do programa, a localização da fazenda experimental da UniFatecie e criaremos um mapa hipotético referente a necessidade de calagem da área. Inicialmente apresentaremos a fazenda e sua localização. Depois será apresentado o passo a passo para o levantamento da área de interesse do estudo, assim como a criação dos pontos amostrais que serão utilizados para a coleta hipotética de amostras de solo para análise química. Posteriormente, por meio dos resultados químicos dos pontos amostrados, adicionaremos os dados para cada ponto georreferenciado para que posteriormente seja realizado o mapa de fertilidade da área. Deste modo, espera-se que as funções básicas do uso dessa ferramenta, apresen- tada nesta unidade, possa contribuir para que o aluno tenha maior clareza sobre o tema, além de torná-lo apto a utilizar esta ferramenta. Obrigado e bom estudo! 54UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A confecção de mapas de agricultura deprecisão é o resultado de todo levantamento de informações coletadas a campo, conforme vimos na unidade anterior, portanto, deve ser executada com muito cuidado, pois erros na representação de coordenadas podem resultar em aplicações em sub doses ou em excesso, resultando em perdas de produção. Vamos supor que precisamos realizar um levantamento da necessidade de ca- lagem para a fazenda experimental da UniFatecie (Figura 1) e para isto necessitamos observar algumas questões à campo para definir nossos primeiros pontos de amostra- gem. Lembrando que os primeiros fatores que contribuem na tomada de decisão para determinar aos pontos de amostras podem ser em relação ao cultivo anterior de cultura presente na área, mudança na coloração do solo, observada visualmente, e alteração na textura do solo, podendo ser observado de modo tátil, verificando se há aspereza na amostra, cerosidade ou maciez. 55555555 1 CONFECÇÃO DE MAPA GEORREFERENCIADO TÓPICO 55UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS FIGURA 1 - FAZENDA EXPERIMENTAL UNIFATECIE LOCALIZADA NA CIDADE DE PARANAVAÍ -PR. Fonte: GOOGLE EARTH – Maxar Technologies (2022). A fazenda experimental da UniFatecie está localizada na BR-376, km 97, possuindo em torno de 20 hectares destinados a atividades experimentais e de ensino de agricultura e pecuária. O solo classificado na área é Latossolo vermelho amarelo distrófico (SANTOS et al., 2018). Para a geração de mapas utilizaremos um programa gratuito denominado de QGIS. ● QGIS Este software é caracterizado por um programa de Sistema de Informações Geográfi- cas (SIG) totalmente gratuito e de código aberto. Desenvolvido pela Open Source Geospatial Foundation (OSGeo), este programa é habilitado para operar em Linux, Unix, Mac OSX, Windows e Android e suporta inúmeros formatos de vetores, rasters e bases de dados e funcionalidades (QGIS, 2022). Este programa permite que o usuário seja capaz de criar, editar, visualizar, analisar e publicar informações geoespaciais. Vamos aos primeiros passos: Acesse o site através do link: https://www.qgis.org/pt_BR/site/index.html e realize os seguintes downloads 56UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS https://www.qgis.org/pt_BR/site/index.html https://www.qgis.org/pt_BR/site/index.html Após este procedimento, faça a instalação dos itens selecionados, optando pela instalação modo expressa. ● Localização da área Com o programa aberto, precisaremos encontrar o local onde será realizado o ma- peamento, no caso será a fazenda experimental da UniFatecie. Para isto clicaremos nos seguintes ícones: Web > QuickMapServices > Waze > Waze World (Figura 2). Com o Waze ficará mais fácil a localização da área para que depois possamos abrir a imagem por satélite, por meio das camadas. FIGURA 2 - LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO VIA WAZE WORLD. Fonte: QGIS (2022). 57UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS Localize a fazenda por meio de busca através da barra de rolagem e cliques do mouse. Após localização, vá novamente nos ícones descritos acima, porém desta vez selecionaremos o google, nos seguintes passos: Web > QuickMapServices > Google > Google Satélite. Após selecionar a opção google satélite, note que o mesmo aparecerá na tabela intitulada de Camadas, ao lado esquerdo da tela. É necessário desmarcar o ícone Waze para que seja visualizado a imagem real do satélite (Figura 3). Esta função é denominada de retirar camadas que estão projetadas na imagem de interesse. FIGURA 3 - UTILIZAÇÃO DO GOOGLE SATÉLITE ATRAVÉS DA DESATIVAÇÃO DO ÍCONE WAZE QUE ESTÁ CIRCULADO DE VERMELHO. Fonte: QGIS (2022) Para fins didáticos, utilizaremos apenas uma área da fazenda, cerca de 2,7 hecta- res conforme podem ser observados na Figura 4. 58UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS FIGURA 4 - ÁREA DE 2,7 HECTARES APROXIMADAMENTE QUE SERÁ IMPLEMENTADA A AGRICULTURA DE PRECISÃO Fonte: GOOGLE EARTH – Maxar Technologies (2022). Nesta fase realizaremos a marcação manual através do uso de polígonos, traçando a área para que as demarcações fiquem similares à observada na Figura 4. Nesta etapa os passos a serem realizados são: Nova camada shapefile > criar um nome para o arquivo (eu criei AREA_FAZENDA) > Polígono > WGS 84 > OK. Após esse procedimento, clique no ícone alterar edição e adicionar polígono. Os passos estão representados na Figura 5. FIGURA 5 - CRIAÇÃO DA CAMADA SHAPEFILE UTILIZANDO A GEOMETRIA DE POLÍGONOS (A); UTILIZAÇÃO DO POLÍGONO NA ÁREA (B) 59UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS Fonte: QGIS (2022). Observe que ao final de traçar a área aparecerá uma janela denominada atributos da feição (Figura 5 B). Nota-se que não há a possibilidade de inserir letras, apenas números. Sendo assim, digite o número 1 para definirmos como o primeiro atributo de feição elaborado. Veja que no passo 4 da Figura 5 A aparece o nome WGS 84. Esta sigla é uma coordenada geográfica dada em latitude e longitude em graus. No entanto, queremos trabalhar com maior assertividade e, portanto, mudaremos as configurações para que as coordenadas sejam representadas em UTM. A sigla UTM é um sistema internacional em que suas coordenadas são baseadas no plano cartesiano (eixo X, Y) e utiliza o metro como unidade de medida para aferir as distâncias e determinadas posições de um objeto. Para utilização do sistema UTM teremos que criar um novo arquivo a partir do arquivo que já criamos, conforme demonstrado na Figura 5 B. Entretanto, antes de criarmos o novo arquivo, devemos definir o Sistema de Referência de Coordenadas (SRC) a partir da camada em que estamos trabalhando. Para realizar este processo deve: clicar com o botão direito do mouse na camada area _fazenda > SRC da camada > definir o SRC do Projeto a partir da camada. Estes passos estão representados na Figura 6. 60UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS FIGURA 6 - PROCEDIMENTO PARA DEFINIR O SRC DO PROJETO A PARTIR DA CAMADA Fonte: QGIS (2022). Após definir o SRC criaremos um novo arquivo Shapefile conforme a Figura 7. FIGURA 7 - CRIAR UM NOVO ARQUIVO SHAPEFILE UTILIZANDO COORDENADAS EM UTM Fonte: QGIS (2022). 61UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS Após selecionar a opção “guardar elementos como ...” será aberto uma janela. É importante que o Formato esteja na opção Shapefile. Crie um novo arquivo (2); e na opção de SRC selecione EPSG:31982 –SIRGAS 2000/UTM zone 22S e finalize clicando em OK. Para a visualização do mapa apresentado em UTM, primeiramente a camada area_fazenda deverá ser desmarcada e com a camada “area_fazendaUTM” selecionada deverá realizar novamente o procedimento de definição do Sistema de Referência de Coor- denadas (SRC) representada na Figura 6. Observe que, após realizar estes procedimentos, as medidas apresentadas em coordenadas, abaixo do mapa, estarão em metros, conforme pode ser observado em destaque circulado na Figura 8. FIGURA 8 - MAPA ELABORADO EM COORDENADAS UTM Fonte: QGIS (2022) ● Criação de pontos para coleta de amostras de solo Nesta etapa, utilizaremos o mapa confeccionado em UTM e traçaremos pontos amostrais para a coleta hipotética de amostras do solo a 20 cm de profundidade para a criação do mapa de necessidade de calagem. 62UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS Para traçar os pontos amostrais, a camada criada em UTM deve estar selecionada. Nos passos seguintes utilizaremos a barra de ferramentas localizada na parte superior da tela, sendo: Vetor > Investigar > Pontos regulares > executar. A partir desta etapa irá surgir uma janela intitulada Pontos regulares. Na área de seleção de entrada clique no ícone que está circulada em vermelho (Figura 9), na contagem/espaçamento de pontos coloque 30 metros. Confira se o SRC da camada de saída condiz com a que estamos trabalhando. FIGURA 9 - ETAPA PARA A ADIÇÃO DE PONTOS REGULARES NO MAPA Fonte: QGIS (2022). Verifique se a camada de pontos regulares criada está salva em shp. Ospontos regulares criados extrapolará as delimitações do mapa, porém, o que nos interessa é apenas os pontos presentes dentro do mapa e, portanto, teremos que realizar outra etapa, chamada de recorte. Antes de recortarmos, clicaremos com o botão direito na camada Pontos regulares, indo em Propriedades > Fontes > Criar índice espacial. Para realizar o recorte vá em Vetor > Geoprocessamento > Recortar. Aparecerá uma janela intitulada Recortar. Siga os passos conforme é observado na Figura 10. Ao final, para visualizar apenas os pontos recordados, vá na janela de camadas e desmarque a camada “pontos regulares’’. 63UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS FIGURA 10 - CRIAÇÃO DE PONTOS RECORTADOS PARA A DETERMINAÇÃO DE PONTOS DE AMOSTRAS Fonte: QGIS (2022). Ao final, teremos em torno de 29 pontos espaçados a 30 metros cada. ● Inserção do resultado da análise de solo nos pontos georreferenciados Vamos supor que as amostras serão realizadas nestes pontos e após o seu resul- tado em laboratório determinaremos a necessidade de calagem com base no método de saturação por base, conforme é observado na seguinte equação: NC = (CTC * (V2% – V1%)/100 * f (1) Em que: NC: Necessidade de calagem; CTC: Capacidade de troca catiônica; V2%: Saturação de bases desejada; V1%: Saturação de bases atual; f: Fator (1,25) A nossa cultura hipotética exige um V% de em torno de 70%. O resultado hipotético dos valores de CTC e V% estão apresentados na Tabela 1. 64UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS TABELA 1 - VALORES DE CTC, V% PARA CADA PONTO AMOSTRAL Pontos CTC V1% 1 13,65 49,6 2 14,7 34,3 3 12,99 60,2 4 13,1 72,5 5 10,13 42,3 6 10,03 74,4 7 17,3 45,4 8 7,99 63,9 9 6,1 37,1 10 7,84 64,9 11 16,27 35,9 12 16,43 65,1 13 16,26 31,6 14 8,59 60,8 15 12,62 44,3 16 15,55 61,3 17 8,73 71,9 18 10,46 79,7 19 10,73 76,1 20 12,55 45,8 21 7,35 78,1 22 19,94 70,2 23 2,52 77,7 24 16,24 52,1 25 17,53 72,8 26 8,87 72,3 27 10,43 30,6 28 19,09 49,4 29 5,92 77,9 Fonte: Autor (2022). Com o resultado da análise química dos pontos amostrais, nosso próximo passo é associar os valores apresentados na Tabela 1 com os pontos coordenados no nosso mapa e inseri-los no programa QGIS. 65UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS Com o botão direito do mouse clique na recente camada criada de recorte e vá em abrir tabela de atributos. A janela que será aberta mostrará todos os pontos dentro do mapa. Não se preocupe se os totais de pontos forem maiores ou menores em relação aos pontos discutidos nesta unidade, pois o primeiro ponto marcado no mapa ocorre de maneira aleatória e, portanto, pode alterar o número final de pontos dentro do mapa. Com a janela do número de pontos aberta, clique no ícone em formato de lápis e depois clique na opção calculadora de campo. Após esta etapa aparecerá uma janela “cal- culadora de campo” e é nesta área que definiremos os pontos X e Y de nossa coordenada para os pontos (Figura 11). FIGURA 11 - ETAPA PARA A CRIAÇÃO E INSERÇÃO DAS COORDENADAS X E Y NOS PONTOS AMOSTRAIS Fonte: QGIS (2022). Conforme pode ser observado na Figura 11 na aba Calculadora de Campo, a mesma deve ser preenchida observando se no campo criar um novo campo está marcado, em nome do novo campo colocaremos X (m), em tipo do novo campo marque em número decimal (real) e marcaremos a precisão de 4, ou seja, 4 casas após a vírgula. Na etapa 5 selecionare- mos geometria e clicamos no sinal $x. 66UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS Após a realização desta etapa, irá aparecer a coluna X, com suas coordenadas, na tabela com o total de pontos do mapa. Agora colocaremos as coordenadas Y. Esta etapa é o mesmo processo descrito na Figura 11, porém no campo nome do novo campo colocaremos Y (m) e na etapa 5 em geometria clicaremos no sinal $y. Finalizado o processo, agora teremos a tabela com o total de pontos juntamente com suas coordenadas X e Y. Ainda na janela de Atributos, salve o procedimento no ícone de disquete e desabilite o ícone de lápis. Agora sabemos que a camada intitulada de recortado possui todos os pontos georreferenciados contidos em sua tabela de atributos. E neste momento, precisaremos passar todas as informações em forma de tabela (Excel) e para isto devemos exportar a camada recortado clicando com o botão direito na camada recordado e indo em Exportar > guardar elementos como... Desta vez salvaremos o arquivo no formato Planilha de cálculo MS Office Open, salvando o arquivo intitulado de PONTOS_AMOSTRAIS em local onde você saiba buscar posteriormente. Antes de clicar em OK, desmarque o quadro “adicionar arquivo salvo ao mapa” conforme pode ser observado na Figura 12. FIGURA 12 - ETAPAS PARA EXPORTAR A CAMADA “RECORDADO” TRANSFORMANDO-O EM ARQUIVO EM PLANILHA DE EXCEL Fonte: QGIS (2022). 67UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS Nesta etapa utilizaremos a planilha do programa Excel®, que por meio do procedi- mento de copiar e colar adicionaremos as colunas de coordenadas X (m) e Y (m), realizada no procedimento anterior, e colocaremos ao lado da tabela com os resultados de CTC e V%, apresentado na Tabela 1. Ao final de inserir as colunas X e Y na tabela, vá em Salvar como > CSV (separado por vírgula). Após salvar a planilha, iremos novamente ao QGIS e abriremos o arquivo salvo em CSV no Excel através dos seguintes passos:: Camada > Adicionar camada > Adicionar camada de texto delimitado. Após realizar este processo abrirá uma janela, representada na Figura 13. Preencha exatamente como é mostrado na imagem. FIGURA 13 - ETAPA PARA A CRIAÇÃO DA CAMADA COM AS INFORMAÇÕES DE CTC E V% NO MAPA Fonte: QGIS (2022). Finalizado este procedimento, teremos uma camada adicionada na janela de ca- madas do QGIS e a partir dela será criado a camada com os atributos (CTC e V%) por meio da Krigagem. A etapa de criação de mapa temático pelo método de Krigagem será discutida na Unidade IV. 68UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS 69UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS 69 A ferramenta QGIS, além de gerar mapas temáticos de fertilidade do solo, também é capaz de gerar mapas objetivando o desenvolvimento social. Pesquisadores do Instituto Federal de Pernambuco utilizaram o pro- grama QGIS para definir as regiões com maiores índices de radiação solar para a implantação de estação de geração de energia solar. Fonte: Pedrosa Filho, M. H. de O.; Cavalcante, E. B. C. Utilização Do Programa Qgis Na Elaboração De Mapa De Irradiação Solar. VIII Congresso Brasileirode Energia Solar. p. 1-11. 2020. Disponível em: https://anaiscbens.emnuvens.com.br/cbens/article/view/757/757. Acesso em: 23 dez. 2022. O uso de geotecnologias torna a gestão ambiental mais eficaz e eficiente, subsidiando-a com bases de dados espaciais que permitem avaliar o potencial ambiental e identificar possíveis conflitos no aproveita- mento desse potencial quanto à utilização dos recursos naturais Fonte: Castro et al. (2018). https://anaiscbens.emnuvens.com.br/cbens/article/view/757/757 70 CONSIDERAÇÕES FINAIS As imagens geradas por satélites permitem observar qualquer parte do planeta. Graças a isso, o uso de software de imagens garante a criação de mapas cada vez mais fidedignos da área em estudo. O software QGIS é um exemplo, permitindo a criação de mapas temáticos totalmente georreferenciados e de modo gratuito. Este programa também possibilita a criação de pontos de coletas amostrais do solo, assegurando que as informa- ções coletadas realmente representarão as reais características presentes na área. Deste modo, vimos que a ferramenta QGIS é relativamente simples de usar, ten- do seus comandos totalmente escritos em português e de fácil compreensão. Através da localização e delimitação da área da fazenda experimental da UniFatecie, pudemos iniciar a implantação da agricultura de precisão determinando os pontos amostrais de coleta do solo e a inserção de seus resultados em cadaponto georreferenciado para que assim seja confeccionado o mapa temático da necessidade de calagem. UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS 71 LIVRO Título: Fertilidade do solo Autor: Roberto Ferreira Novais et al. Editora: SBCS Sinopse: Abrangendo dezoito capítulos, elaborados por reno- mados professores e pesquisadores brasileiros, num total de 1017 páginas, este livro trata, no capítulo I, de uma descrição das inter-relações fertilidade do solo e produtividade agrícola, com ênfase em aspectos históricos de sua evolução no mundo e fatos marcantes no Brasil. Os capítulos II, III e IV envolvem uma discussão sobre fatores de crescimento das plantas, ele- mentos requeridos à nutrição de plantas e relação solo-planta, que são princípios básicos indispensáveis para o conhecimento da fertilidade do solo no seu sentido mais amplo. Nos capítulos V a XI, são apresentados aspectos básicos e aplicados sobre acidez do solo e sua correção, matéria orgânica, nitrogênio, fósforo, potássio, enxofre e micronutrientes, que abrangem desde aspectos básicos para fixação dos conceitos até o uso e manejo correto de corretivos e fertilizantes. Os capítulos XII a XIV abordam a discussão sobre produção, características e propriedades dos fertilizantes, avaliação da fertilidade do solo, recomendação e manejo da adubação (modos de aplicação, lo- calização e época), dentre outros tópicos. Os capítulos XV a XVIII abrangem a fertilidade do solo e seu manejo para condições bem específicas, envolvendo esses aspectos em sistema plan- tio direto, em solos afetados por sais e em áreas degradadas, sistemas esses que, por suas peculiaridades, merecem trata- mento especial. Finalmente, o capítulo XVIII trata da fertilidade e sustentabilidade da atividade agrícola, com ênfase para solos tropicais, naturalmente inférteis. FILME / VÍDEO Título: Precision Agriculture - The Future of Farming Ano: 2020. Sinopse: O vídeo aborda a importância da agricultura de pre- cisão para combater os desafios do aumento populacional e redução dos impactos ambientais, abordando as principais ferramentas na utilização da agricultura de precisão. Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=YE3PzeNBvzo MATERIAL COMPLEMENTAR UNIDADE 3 CONHECENDO A FERRAMENTA QGIS https://www.youtube.com/watch?v=YE3PzeNBvzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plano de Estudos • Confecção de mapa por krigagem; • Agricultura utilizando taxa variável. Objetivos da Aprendizagem • Capacitar o aluno para a elaboração de mapa temático de fertilidade do solo; • Compreender o uso da utilização da taxa variável na semeadura e aplicação de corretivos; • Estabelecer a importância da agricultura de precisão na otimização dos insumos utilizados na produção. 4UNIDADEUNIDADE MAPAS TEMÁTICOSMAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVELEM TAXA VARIÁVEL Professor Me. André Felipe Barion Alves Andrean 73 INTRODUÇÃO Ao longo da história, a agricultura sempre esteve presente no desenvolvimento das civilizações, e graças a ela foi possível o rápido crescimento populacional. Entretanto o aumento da população ocorre de maneira exponencial, em que as projeções para o ano de 2050 implicará em 9 bilhões de pessoas no mundo (NASCIMENTO, 2018). Uma das muitas questões que levantam é: como garantir alimentos a essas pes- soas sem consumir todos os recursos para produzir? Talvez uma das respostas seja a implementação da agricultura de precisão.Fonseca (2019) descreve que a utilização da agricultura de precisão pode contribuir para o meio ambiente, uma vez que diminui as agressões ao meio ambiente. Deste modo, nesta unidade finalizaremos o mapa de necessidade de calagem hipotética da Fazenda Experimental Uni Fatecie. Esperamos que por intermédio das orien- tações descritas neste material, contribua para que o aluno tenha capacidade de elaborar mapas temáticos de diversas áreas e atributos. Através do mapa temático confeccionado, compreenderemos de forma clara os fatores necessários para a implementação da taxa variável. Utilizaremos como exemplo nossa cultura hipotética, podendo ser semeada em diferentes densidades populacionais, variando de acordo com a fertilidade da área. Desta maneira, também também será desen- volvido mapa de necessidade de calagem, evidenciando as diferenças marcantes entre as áreas que necessitam da correção em relação às de suficiência. Por fim, esperamos que este material sirva de embasamento para futuras pesqui- sas ligadas à agricultura de precisão, pois como já foi discutido, esta ferramenta está em constante evolução. Obrigado e bom estudo ! UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nesta unidade daremos continuidade da confecção do mapa que foi gerado na Unidade 3. Este procedimento é realizado quando as informações referentes ao CTC, V% e as coordenadas X e Y já estão inseridas como camada no programa QGIS. Portanto, após criar a camada descrita na Figura 13 da unidade anterior, utilizaremos um plugin chamado SAGA que está inserido no QGIS. A nossa camada com as informações do solo foi nomeada de PONTOS AMOSTRAIS _OK. Caso você não tenha a extensão SAGA instalada no seu QGIS, vá em Complemen- tos > Gerenciar e instalar complementos E busque pelo nome SAGA, conforme pode ser observado na Figura 1. 74747474 1 CONFECÇÃO DE MAPA POR KRIGAGEM TÓPICO UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL FIGURA 1 - REPRESENTAÇÃO DA SEQUÊNCIA DE COMANDOS PARA INSTALAR O PLUGIN SAGA Fonte: QGIS (2022). Com o SAGA instalado, agora iremos criar uma camada de krigagem para cada dado amostrado (CTC e V%). Inicialmente criaremos uma camada para CTC e V% e ao final criaremos uma camada de necessidade de calagem conforme a equação de saturação por bases descrita na unidade anterior. Primeiramente iremos criar a camada para a CTC. Para isso abriremos o programa SAGA e, em seguida, clicamos em Raster Creation tools > ordinary kriging. Na janela Ordi- nay kriging realizamos os seguintes passos: ● Points: Marcamos qual ponto queremos criar a camada, sendo a PONTOS _ AMOSTRAIS_OK; ● Attributes: Selecionaremos qual tributos queremos visualizar, sendo a CTC; ● Output: marcamos a camada base, sendo a AREA_FAZENDAUTM; ● Cellsize: 2,000000; ● Error measure: Standard Deviation; ● SearchRange: [0] local; ● Number of points: All points within search distance; ● Maximum 29 (nossos 29 pontos); ● Prediction: (ctc) criar o nome do arquivo. A descrição detalhada para a criação da camada de CTC está apresentada na Figura 2. UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 75 FIGURA 2 - SEQUÊNCIA PARA A CRIAÇÃO DA CAMADA DE CTC Fonte: QGIS (2022). UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 76 Ao criar a camada KRIGAGEM_CTC, aparecerá um quadro com diferentes tona- lidades de cinza sobre o nosso mapa. Para melhor visualização, devemos configurar as cores de exibição. Para isso, clicamos com o botão direito do mouse sobre a camada CTC e selecionaremos propriedades. Na janela de propriedades da camada clicamos em Simbologia. Em Tipo de ren- derização marcamos Banda simples falsa-cor. Colocaremos a opção Spectral e invertemos o gradiente de cores, conforme pode ser observado na Figura 3. FIGURA 3 - ALTERAÇÃO DAS CORES REPRESENTATIVAS DA CAMADA DE CTC CRIADA Fonte: QGIS (2022). Caso queira alterar alguma cor em específico, basta clicar sobre a cor que deseja substituir com o botão direito e realizar a troca de acordo com sua preferência. Finalizado o processo de alteração das cores, note que na área do mapa aparecerá um quadro com as cores que selecionamos, conforme pode ser observado na Figura 4. UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 77 FIGURA 4 - QUADRO DE CORES SOBRE O MAPA REPRESENTANDO OS VALORES DE CTC Fonte: QGIS (2022). O próximo passo é realizar a mesma criação da camada pelo Ordinary Kriging no SAGA, no entanto na opção Atributes selecionaremos o V. Ao final deste processo, altere as cores de igual modo que foi realizado para a camada de CTC. A Figura 5 representa a criação da camada de krigagem_v. FIGURA 5 - QUADRO DE CORES SOBRE O MAPA REPRESENTANDO OS VALORES DE V% Fonte: QGIS (2022) . UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 78 Após criarmos as duas camadas, agora precisaremos criar a camada que repre- senta a necessidade de calagem. Para isto, clicamos na opção Raster (localizado na barra superior do programa) > Calculadora raster. O próximo passo é preencher a janela calculadora raster. Na opção camada de saída, crie um nome e o local de salvamento do arquivo. O SCR de saída, preencha como consta na Figura 6. A equação deverá ser digitada conforme é mostrado na figura abaixo utilizando os dados presentes na aba Bandas raster. FIGURA 6 - ETAPA DE INSERÇÃO DA EQUAÇÃO DE NECESSIDADE DE CALAGEM PARA A CONFECÇÃO DA CAMADA DE CALAGEM Fonte: QGIS (2022). Finalizado o processo de criação da camada de necessidade de calagem, preci- saremos realizar o corte do quadro para que o mesmo fique nas delimitações do mapa. Para isto, vá em Raster > extrair > recortar raster pela camada de máscara. Após este procedimento, aparecerá a janela recortar raster pela camada de máscara. Na camada de entrada, selecione a camada de necessidade de calagem que criamos e para a camada máscara coloque a opção de AREA_FAZENDAUTM. Os outros itens devem ser marcados conforme está apresentado na Figura 7. UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 79 FIGURA 7 - PROCESSO PARA REALIZAR O RECORTE DO MAPA DE CALAGEM Fonte: QGIS (2022). Ao término do procedimento, note que ocorreu o recorte da área de interesse, porém o mesmo está nas cores Banda simples cinza (Figura 8). Para que o mapa de necessidade de calagem fique com as cores Spectra (Figura 9), realize o procedimento de alteração das cores em propriedades e simbologia, conforme já foi demonstrado. UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 80 FIGURA 8 - PROCESSO DE RECORTE DA CAMADA DE NECESSIDADE DE CALAGEM FINALIZADO Fonte: QGIS (2022). FIGURA 9 - MAPA DE NECESSIDADE DE CALAGEM FINALIZADO Fonte: QGIS (2022) No próximo tópico, simulamos o planejamento da aplicação de calagem e da se- meadura de nossa cultura hipotética. UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 81 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A agricultura embasada na utilização da taxa variável tem como objetivo atuar, de maneira localizada, sobre as diversas variáveis presentes no campo, buscando alcançar o máximo potencial da área. Segundo Goering e Hans (1993) quando é considerada a variabilidade espacial no fator de produção, é possível aplicar as quantidades necessárias em cada ponto, fortalecendo o conceito de agricultura sustentável. Do ponto de vista eco- nômico, a aplicação em taxa variável permite a otimização do insumo utilizado. O conceito de aplicação em taxa variável, pode ser empregado em qualquer atividade que envolva o uso de taxas específicas e que refletem diretamente na produtivi- dade. Esta tecnologia pode ser utilizada para variação de taxas de semeadura, fertilizante, corretivos de solo, agroquímicos e reguladores de crescimento. 2.1 Aplicação em taxa variável de semeadura Para compreendermos a aplicação em taxa variável na semeadura, temos que entender o funcionamento básico da máquina semeadora. Visando a semeadura em linha, as máquinas semeadoras podem ser classificadas em mecanizada ou pneumática. O sistema dosador de sementes em semeadoras mecânicas é por meio da gravi- dade, e seus discos capturam as sementes que são mantidas pelo anel. Através da rotação dos discos, ocorre a liberação da semente nos canais até ser depositado na linha de plantio. 8282828282UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 2 AGRICULTURA UTILIZANDO TAXA VARIÁVEL TÓPICO As máquinas dotadas pelo sistema pneumático são de elevado custo, no entanto a precisão na deposição da semente é maior. Seu sistema se baseia na utilização de vácuo, gerado pelo ventilador acoplado na máquina, sendo responsável por conduzir a semente desde o reservatório até o condutor de sementes, que este a levará para o solo. Outra vantagem no uso desse sistema é que não causa dano mecânico à semente. As máquinas devem possuir sistema de navegação GPS, além de sensores embar- cados. Por meio dos controladores eletro-hidráulicos, o sistema reconhece a localização em que o implemento está trafegando, assim ocorre a semeadura em diferentes quantidades. Com base no mapa de necessidade de calagem que foi confeccionado na Fazenda da UniFatecie, faremos um planejamento de semeadura de nossa cultura hipotética. Adota- remos a estratégia de realizar uma maior densidade de plantio nas áreas que apresentam maior potencial de produção, sendo representada pelos locais que estão em adequada saturação de bases (Figura 10). De modo geral adotaremos o espaçamento de 0,45 m entre linhas e o número de plantas por metros será variável de acordo com a potencialidade do local apresentado pelo mapa. FIGURA 10 - REPRESENTAÇÃO DO ESPAÇAMENTO GERADO PELA PLATAFORMA DA SEMEADORA NA ÁREA DA FAZENDA UNIFATECIE Fonte: adaptado QGIS (2022) UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 83 Adotaremos espaçamento de 5 cm entre plantas, perfazendo 20 plantas por metro na área de maior fertilidade (verde). A área em que ocorre a transiçãode cores, chamare- mos de intermediária, e esta terá o espaçamento de 10 cm por planta, sendo 10 plantas por metro. Por fim, na área considerada de baixa fertilidade (vermelho) adotaremos o es- paçamento de 20 cm perfazendo 5 plantas por metro.Através da equação 1, definiremos o número desejado do estande final da nossa cultura. (1) No qual: Estande desejado = população desejada de plantas por hectare; n° de sementes = número de sementes por metro linear; 10.000 = 10.000 m² equivalente a 1 hectare; Espaçamento entre linhas = espaçamento entre linhas de plantio em metros Desta forma teremos o número de plantas desejado por hectare (Tabela 1), no entanto, não podemos esquecer que o valor do estande desejado deverá ser corrigido pela função de germinação. Portanto adotaremos o poder germinativo de 90%. TABELA 1 - DISTRIBUIÇÃO DA POPULAÇÃO DA CULTURA HIPOTÉTICA DE ACORDO COM A FERTILIDADE DA ÁREA Área de maior Área de fertilidade Área de baixa fertilidade intermediária fertilidade n° de plantas desejado por metro 20 10 5 n° de plantas final por metro 22,22 11,11 5,55 Estande desejado de plantas/ha 444.444 mil 222.222 mil 111.111 mil Estande final (90%) plantas/ha 493.777 mil 246.888 mil 123.333 mil Fonte: do autor (2022) UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 84 Deste modo, realizaremos o levantamento da área em hectares de cada setor de acordo com a cor expressa no mapa. Para levantarmos a área, criaremos uma outra cama- da shapefile. Clique em Camada > Criar nova camada > Nova camada Shapefile. Na janela Nova camada Shapefile, preencha as informações como apresentado na Figura 11. O nome dado ao arquivo será area_maior_fertilidade, pois iniciaremos a aferição por ela. Demarque a área a seu critério em relação aos tons das cores presente no mapa. Lembre-se que, pelo motivo da delimitação ser livre de acordo com a sua interpretação, poderá haver diferenças na área total em hectares. FIGURA 11 - CRIAÇÃO DE NOVA CAMADA SHAPEFILE PARA DETERMINAR A ÁREA EM METROS QUADRADOS DO LOCAL DE INTERESSE Fonte: QGIS (2022). Para a determinação da área em hectares, clicamos com o botão direto sobre a camada criada (area_maior_fertilidade) > abrir tabela de atributos. Na janela de atributos, clique no símbolo do lápis e depois na calculadora, conforme está circulando em vermelho. Após este processo, abrirá uma nova janela chamada Calculadora de campo. Criaremos o nome em: nome do novo campo. Na opção de tipo de novo campo, marcamos número decimal (real) e precisão de 4, sendo o número de casas depois da vírgula. Para a expressão digitaremos $area/10000 e clicamos em OK (Figura 12). UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 85 FIGURA 12 - ETAPAS PARA AFERIR A ÁREA DO LOCAL DEMARCADO Fonte: QGIS (2022) Após finalizar esse procedimento, aparecerá na tabela de atributos a área em hec- tares do local demarcado. A área de maior fertilidade demarcada no exemplo possui 1,35 hectares. Para as outras duas áreas (intermediária e baixa fertilidade) realize o mesmo passo da elaboração da camada de maior fertilidade. A área em hectare de cada divisão de fertilidade está representada na Figura 13. FIGURA 13 - REPRESENTAÇÃO DA ÁREA QUE RECEBERÁ A SEMEADURA EM TAXA VARIÁVEL Fonte: Adaptado de QGIS (2022). UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 86 Deste modo, a quantidade total de sementes da cultura hipotética que cada área receberá está presente na Tabela 2. TABELA 2 - ESTANDE FINAL DE PLANTAS DE ACORDO COM A FERTILIDADE DA ÁREA Área de maior Área de fertilidade Área de baixa fertilidade intermediária fertilidade Estande final plantas 641.910 mil 237.012 mil 54.266 mil Fonte: do autor (2022). ● Aplicação em taxa variável de necessidade de calagem A aplicação da calagem tem por objetivo eliminar a acidez do solo e fornecer cálcio e magnésio para as plantas. Com a redução da acidez do solo, outros nutrientes passam a estar disponíveis para a absorção pela planta (Figura 14). Vale ressaltar que a aplicação da calagem deve ser realizada antes da semeadura. Sfredo (2008) afirma que a calagem deve ser realizada no mínimo 90 dias antes da semeadura de qualquer cultura. FIGURA 14 - RELAÇÃO ENTRE PH E A DISPONIBILIDADE DE ELEMENTOS NO SOLO Fonte: Sfredo (2008). UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 87 O sistema de aplicação de calcário é composto pelo distribuidor, receptor GNSS, monitor, controlador de seções, conjunto de atuadores e alimentação. Os distribuidores são constituídos por tanque de armazenamento, disco espalhador, e sistema de engate no trator, utilizando a tomada de potência (Figura 15). FIGURA 15 - COMPONENTES NECESSÁRIOS PARA A APLICAÇÃO EM TAXA VARIÁVEL Fonte: SENAR (2011). UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 88 Os controladores eletrônicos embarcados no implemento são responsáveis pela abertura mínima e máxima da comporta, controlando assim a quantidade de calcário que é caída sobre os discos espalhadores. O mapa temático gerado no QGIS, pode ser inserido no sistema via USB no próprio painel do GPS acoplado ao trator, em que o sistema opera- cional executa o arquivo em Shapefile. O mapa da necessidade de calagem da nossa área está apresentado na Figura 16. Para os locais em que a saturação por base está adequada, será dispensável a aplicação de calcário. Os locais onde há a transição das cores, para fins didáticos, classificaremos como área intermediária, no entanto, em projetos reais todas as cores/áreas deverão ter atenção especial. FIGURA 16 - MAPA DE NECESSIDADE DE CALAGEM DA ÁREA Fonte: Adaptado de QGIS (2022). Note que os valores de calcário descrito na legenda da Figura 16 estão em tone- ladas por hectare, portanto, devemos fazer a conversão de acordo com as delimitações de nossa área. Para a área adequada (0,76 hectares) não será aplicado calcário, a área intermediária possui 1,5 hectares e a área em vermelho possui 0,44 hectares. A conversão desses dados é simples. Utilizaremos a equivalência dessas informa- ções utilizando regra de 3, conforme pode ser observado no exemplo abaixo. UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 89 Necessidade de calagem na área intermediária Para fins didáticos utilizaremos o valor de 1,87 t/ha para a área intermediária, por- tanto, a quantidade total será: 1 hectare ------------------ 1,87 toneladas (2) 1,5 hectares --------------- X X = 2,8 toneladas de calcário será aplicado em toda a área intermediária. Para a área de baixa fertilidade, representada na cor vermelho, teremos: 1 hectare -------------------- 3,90 toneladas (3) 0,44 hectares ---------------- X X = 1,71 toneladas de calcário será aplicado em toda a área representada na cor vermelha. Podemos observar que o local em que mais necessitou de correção de calcário, foi a menor área, sendo 1,71 toneladas, já a área intermediária necessitará de 2,8 toneladas. Desde modo, a agricultura de precisão, por meio da aplicação da taxa variável, permitiu a otimização do insumo, aplicando as devidas quantidades apenas nos locais em que real- mente necessitava, logo, estas ações contribuem para maior economia na produção além de reduzir os impactos ambientais causados pela agricultura. mais quente dentro da agricultura tradicional. O primeiro volume apresenta o apli- cativo GIS para seu uso em agronomia, GIS Applications in Agriculture examina maneiras pelas quais essa poderosa tecnologia pode ajudar os agricultores a produzir com mais eficiência e custos mais baixos. UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 90 UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 9191 Com o avanço da tecnologiae sua produção em massa, consequentemente acarreta em seu barateamento, principalmente com o desenvolvimento de novos componentes a menor custo. Pesquisadores da USP estão desenvolvendo componentes de sensores eletrônicos que podem baratear seu custo de produção em até 66%. Assim, a utilização de sensores que compõem a agricultura de precisão, poderá abranger ainda mais adeptos. Fonte: PESQUISADORES desenvolvem método que pode baratear a fabricação de sensores. JORNAL DA USP, 2021. Disponível em: https://jornal.usp.br/ciencias/pesquisadores-desenvolvem-metodo-que-pode- -baratear-a-fabricacao-de-sensores/#:~:text=Pesquisadores%20do%20Instituto%20de%20Qu%C3%AD- mica,sensores%20at%C3%A9%2066%25%20mais%20barata. Acesso em: 26 jul. 2022. Considerando a relevância da agricultura para a economia do país, ela necessita ter condições de absorver e utilizar inovações e tecnologias da informação, para ampliar a competitividade dinâmica do setor agrícola Fonte: Mendes; Buainain; Fasiaben (2014). https://jornal.usp.br/ciencias/pesquisadores-desenvolvem-metodo-que-pode-baratear-a-fabricacao-de-sensores/#:~:text=Pesquisadores%20do%20Instituto%20de%20Qu%C3%ADmica,sensores%20at%C3%A9%2066%25%20mais%20barata https://jornal.usp.br/ciencias/pesquisadores-desenvolvem-metodo-que-pode-baratear-a-fabricacao-de-sensores/#:~:text=Pesquisadores%20do%20Instituto%20de%20Qu%C3%ADmica,sensores%20at%C3%A9%2066%25%20mais%20barata https://jornal.usp.br/ciencias/pesquisadores-desenvolvem-metodo-que-pode-baratear-a-fabricacao-de-sensores/#:~:text=Pesquisadores%20do%20Instituto%20de%20Qu%C3%ADmica,sensores%20at%C3%A9%2066%25%20mais%20barata 92 CONSIDERAÇÕES FINAIS A confecção de mapas temáticos a partir das informações coletadas no campo é a resultante de todos os esforços agronômicos para o aumento da produtividade. Esta fer- ramenta é capaz de ao mesmo tempo proporcionar maior otimização no uso de máquinas, recursos humanos e insumos, como também na redução dos impactos ambientais. Deste modo, aprendemos os critérios essenciais para o levantamento e inserção de informações agronômicas no software QGIS e através dessa ferramenta conseguimos elaborar mapas temáticos de aplicação em taxa variável de semeadura e necessidade de calagem. Assim, otimizamos os recursos utilizados na produção agrícola. UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL 93 LIVRO Título: GIS: Applications in Agriculture. Autor: Francis J. Pierce, David Clay. Editora: Routledge. Sinopse: O aumento da eficiência e lucratividade que a aplicação adequada da tecnologia pode proporcionar fez da agricultura de precisão a área de desenvolvimento mais quente dentro da agricultura tradicional. O primeiro volume apresenta o aplicativo GIS para seu uso em agronomia, GIS Applications in Agriculture examina maneiras pelas quais essa poderosa tecnologia pode ajudar os agricultores a produzir com mais eficiência e custos mais baixos. FILME / VÍDEO Título: Imagery in ArcGIS for Agriculture Ano: 2018. Sinopse: Aprenda como você pode efetivamente utilizar ima- gens em seus projetos ArcGIS específicos para agricultura. Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=Aq3AhObnuuA MATERIAL COMPLEMENTAR UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL https://www.routledge.com/search?author=Francis%20J.%20Pierce https://www.routledge.com/search?author=David%20Clay https://www.youtube.com/watch?v=Aq3AhObnuuA https://www.youtube.com/watch?v=Aq3AhObnuuA 94 ATZBERGER, C. Advances in remote sensing of agriculture: context description, exis- ting operational monitoring systems and major information needs. Remote Sensing, v. 5, n. 2, p. 949-981, 2013. Disponível em: http://dx.doi.org/10.3390/rs5020949. Acesso em: 19 jul. 2022. BAIO, F. H. R. Metodologia para ensaio de sistemas de direcionamento via satélite em percursos retos e curvos. Tese (Doutorado em Agronomia). Faculdade de Agronomia, Centro de Ciências Agrárias, Universidade Estadual Paulista, São Paulo, 2005, p. 100. BASSOI, L. H; INAMASU, R. Y; BERNARDI, A. D. C; VAZ, C. M. P; SPERANZA, E. A., CRUVINEL, P. E. Agricultura de precisão e agricultura digital. Embrapa Pecuária Su- deste-Artigo em periódico indexado (ALICE), 2019. BENEZ, S. H; SILVA, S. de L; PEREIRA, J. O; RICIERI, R. P. Comparação de dois méto- dos de medição de velocidade de deslocamento. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola, 29, 2000. Fortaleza. Anais... Sociedade Brasileira de Engenharia Agrícola, 2000. BERNARDI, A. D. C; NAIME, J. D. M; RESENDE, A. D; BASSOI, L. H; INAMASU, R. Y. Agricultura de precisão: resultados de um novo olhar. Embrapa Instrumentação-Livro técnico (INFOTECA-E), 2014. 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De lá para cá houve a criação e desenvolvimento de máquinas, implemen- tos, melhoramento genético, controle químico, biológico e talvez o mais importante deles, a agricultura de precisão. Pois através dela, todas as ferramentas até aqui descobertas passam a ser utilizadas de maneira correta e eficiente. Atualmente, existe um grande apelo em favor das questões ambientais, principal- mente quando esta é relacionada à agricultura. O estudo e a implementação da agricultura de precisão é capaz de proporcionar meios para o melhor aproveitamento dos recursos utili- zados no setor agrícola. Desta forma, garantirá que a agricultura continue desempenhando seu importante papel na sociedade e ao mesmo tempo garantindo a sustentabilidade e a conservação do meio ambiente. Portanto, neste material busquei trazer os principais conceitos da agricultura de precisão, além das ferramentas que compõem a coleta de informações no campo por meio de sensores e coletas manuais para a confecção de mapas temáticos, como também, atra- vés dos exemplos práticos para a implementação desta técnica, pois acreditamos que este material contribuirá para o seu desenvolvimento profissional. Deste modo, ressaltamos que o sucesso na estratégia da implementação e condu- ção da agricultura de precisão pode ser obtida através dos principais pontos que abordamos ao longo da disciplina, e acreditamos que os conhecimentos até aqui adquiridos, tornam você, caro aluno, apto para colocá-la em prática. Até uma próxima oportunidade. Muito Obrigado! CONCLUSÃO GERAL ENDEREÇO MEGAPOLO SEDE Praça Brasil , 250 - Centro CEP 87702 - 320 Paranavaí - PR - Brasil TELEFONE (44) 3045 - 9898 Shutterstock Site UniFatecie 3: Botão 11: Botão 10: Botão 9: Botão 8: Unidade 1: Unidade 2: Unidade 3: Unidade 4:o que é agricultura de precisão e seus benefícios; • Compreender os componentes do sistema de navegação e os principais sensores; • Estabelecer a importância do uso dessas ferramentas na tomada de decisão. 1UNIDADEUNIDADE PRINCÍPIOS DAPRINCÍPIOS DA AGRICULTURA AGRICULTURA DE PRECISÃODE PRECISÃO Professor Me. André Felipe Barion Alves Andrean 8 INTRODUÇÃO UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO O uso da tecnologia na agricultura cada vez mais se torna um pré-requisito para maio- res produtividades e consequentemente sua permanência no mercado agrícola. Gilio e Rennó (2018) destacam que o agronegócio tem assumido uma merecida posição de destaque econô- mico no país, principalmente pela sua capacidade de expansão de produtividade e produção. Torna-se impossível falar da tecnologia na produção agrícola sem citar o uso da agricultura de precisão. Esta ferramenta surgiu com o objetivo de potencializar a agricultura e ao mesmo tempo racionalizar os recursos utilizados. Harmon et al. (2005) descreve que a otimização dos recursos utilizados na produção agrícola, por intermédio da agricultura de precisão, só é alcançada quando se utiliza informações referente ao solo, clima e cultura, garantindo que a tomada de decisão seja a mais adequada para determinado local. Com o advento do sistema de posicionamento global foi possível realizar o ma- peamento das áreas e assim traçar estratégias de manejo e cultivo das principais culturas. Estes sistemas de posicionamento são capazes de orientar a direção e até mesmo guiar máquinas e implementos agrícolas através do controle de tráfego. Assim, nesta unidade abordaremos os principais sistemas de direcionamento e automação agrícola guiada pelo uso de sistema de navegação global por satélite (GNSS), apresentando os conceitos básicos que compõem a agricultura de precisão. Abordaremos também quais os principais sensores que compõem a agricultura de precisão, como funciona sua leitura e qual a finalidade das informações obtidas através deles. Veremos que não apenas os tratores podem ser dotados de sistema de navegação, mas os implementos também podem ser beneficiados com o uso de correção de trajeto, garantindo excelência na semeadura ou aplicação de fertilizantes. Muito obrigado e bom estudo ! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9999UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO 1 CONCEITOS DE AGRICULTURA DE PRECISÃO TÓPICO UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO A agricultura de precisão é considerada uma técnica de manejo que leva em consideração a variabilidade espacial e temporal, possibilitando a utilização de insumos de maneira assertiva e racional (EZENNE et al., 2019). Para o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, a agricultura de precisão além de levar em consideração a variação espacial e temporal, também visa o retorno econômico e a sustentabilidade do sistema (MAPA, 2012). No Brasil, os primeiros passos da AP (Agricultura de Precisão) surgiram entre os anos de 1996 e 2001 através de pesquisas relacionadas à produção de cana-de-açúcar, sendo a cultura pioneira a trabalhar com a variabilidade espacial da fertilidade do solo em lavouras no estado de São Paulo (MOLIN, 2017). Entretanto, levantamento de informações referente ao solo já são antigos. Os primeiros passos da agricultura de precisão ocorreram em 1929 pela Uni- versidade de Illinois nos EUA, onde pesquisadores recomendavam que pro- dutores desenhassem um mapa identificando os diferentes valores de acidez do solo através de amostras em grade para que posteriormente ocorresse a aplicação adequada de calcário (BERNARDI et al., 2014, p. 40). Um dos maiores equívocos cometidos na agricultura é considerar como homogênea uma determinada área de cultivo, realizando aplicações de insumos baseada em médias levantadas em pontos aleatórios da área. Esta prática é muito comum na aplicação de fertilizantes, não considerando as necessidades específicas de alguns trechos da área. UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO A aplicação de fertilizantes embasados na variabilidade espacial consegue aten- der de maneira específica cada trecho da área, otimizando os insumos empregados na produção agrícola. Bernardi et al. (2014) descreve que a leitura, interpretação dos dados e atuação são as bases que compõem a AP. Assim, o autor define que leitura é caracterizada por obser- vações, medição, contagem, amostras e monitoramento. A segunda etapa é denominada de interpretação dos dados, podendo ser de sistema de informação geográfica, topográfica, geoestatística e agronômica. Por fim, o autor descreve que a terceira atuação é a tomada de decisão por intermédio da interpretação, podendo ser representada como a distribuição de adubos, semeadura, pulverização e irrigação. Com o advento do sistema de posicionamento global (GPS) aberto para uso civil, na década de 1990, desencadeou mais uma evolução na agricultura, caracterizada como Agricultura 3.0. Assim, permitiu a criação de mapas de forma rápida e de maior confiabili- dade. Mais tarde, com o desenvolvimento da nanotecnologia, uso de sensores e modernos softwares, entrou em cena a Agricultura 4.0. O esquema abaixo representa a evolução da tecnologia na agricultura até os tempos atuais. FIGURA 1 - EVOLUÇÃO DA AGRICULTURA 1.0 PARA A AGRICULTURA 4.0 Fonte: Adaptado de Mendes (2020) com base em Cema (2017), Melgar (2018) e Massruhá et al. (2020). 10 UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO Alguns autores afirmam que estamos vivenciando a agricultura 5.0, sendo re- presentada pelo uso de inteligência artificial, robótica, biologia sintética, impressão 3D e agricultura vertical (BOLFE et al., 2020; MENDES, 2020). Ainda de acordo com os autores, o processo de transformação digital nas propriedades rurais não é mais uma opção e sim uma certeza para que a agricultura brasileira mantenha sua competitividade frente a outras nações do mundo. 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12121212UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO 2 SISTEMAS DE NAVEGAÇÃO GLOBAL POR SATÉLITE TÓPICO UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO Nos primórdios da navegação e localização utilizava-se as constelações, mais tarde com o invento da bússola permitiu grandes avanços, principalmente na navegação marítima. A partir de então outros métodos de localização foram desenvolvidos pelo homem. Os EUA foi o primeiro país a desenvolver a técnica de navegação baseada nas ondas derádio (MOLIN; AMARAL; COLAÇO , 2019). Entretanto, este tipo de sistema era incapaz de realizar o posicionamento global, sem contar os grandes erros associados à interferência eletrônica. Com objetivos militares, surgiu um novo sistema de navegação que oferecia maior exatidão e facilidade de uso, o GNSS, Global Navigation Satellite Systems, ou Sistema de Navegação Global por Satélite. Essa tecnologia, inicialmente de uso militar, passou a ser utilizada por civis após a década de 1980 (BASSOI et al., 2019). Seu primeiro uso na agricultura foi registrado em cultivo de canola na Alemanha (SCHNUG et al., 1993). Deste modo surgiu o Sistema de posicionamento global (GPS). O GPS é um sistema de navegação composto por 24 satélites que fornecem aos receptores a posição em que os mesmos se encontram na Terra. Segundo Coelho et al. (2016) as formas como os satélites orbitam, permitem que ao menos quatro satélites pos- sam enviar seu sinal, ocorrendo a triangulação de informações (Figura 2). UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO FIGURA 2 - CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES REPRESENTANDO O SEGMENTO ESPACIAL DO GPS Fonte: U.PORTO. Disponível em: http://www.fc.up.pt/lic_eg/. Acesso em: 20 jun. 2022. O sistema de GPS é divido em três segmentos: ● Segmento espacial: constituído por uma rede de ao menos 24 satélites a uma altitude de 20.200 Km, em que realizam duas órbitas circulares diárias ao redor da Terra. Suas posições permitem que ao menos quatro satélites estejam visíveis acima da linha do Equador, em qualquer hora e lugar; ● Segmento de controle: este é constituído pelos centros de controle que ficam em terra, cuja função é de monitorar a órbita e sincronia entre os satélites. Atra- vés dos sistemas de processamento automático, o Departamento de Defesa dos Estados Unidos detecta e corrige qualquer instabilidade. ● Segmento usuário: é caracterizado pela antena que capta os sinais emitidos pelos satélites, em que os receptores decodificam esses sinais em diferentes canais. Os sinais enviados informam ao usuário seu posicionamento, velocidade e direção de deslocamento. A mensuração exata do tempo gasto entre a transmissão de ondas de rádio pelo satélite até aos receptores só foi possível através do surgimento dos relógios atômicos. A mensuração do tempo é exata de cada satélite, pois cada um possui um relógio atômico. 13 http://www.fc.up.pt/lic_eg/ http://www.fc.up.pt/lic_eg/ UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO O cálculo de distância entre o receptor e o satélite define uma esfera e o cruzamento de duas esferas define uma circunferência, e o cruzamento de três esferas (três satélites sintonizados) define dois pontos no espaço tridi- mensional (posições possíveis do receptor) pela confluência das três esferas com seus respectivos satélites ao centro de cada uma. De modo, um quarto satélite sintonizado definirá uma quarta esfera, que cruzará com apenas um dos pontos prováveis, definindo a posição do receptor em latitude, longitude e altitude (MOLIN et al., 2019, p. 25). A ilustração referente ao processo de sintonia, cruzamento das esferas e provável posição do receptor é apresentada na Figura 3. FIGURA 3 - CÁLCULO DE DISTÂNCIA ENTRE O RECEPTOR E UM SATÉLITE DEFINE UMA ESFERA (A); O CRUZAMENTO DE DUAS DESSAS ESFERAS DEFINE UMA CIRCUNFERÊNCIA (B); O CRU- ZAMENTO DE TRÊS ESFERAS, DE TRÊS SATÉLITES SINTONIZADOS, DEFINE DOIS PONTOS (C); UM QUARTO SATÉLITE (QUARTA ESFERA) DETERMINA A POSIÇÃO DO RECEPTOR NO ESPAÇO Fonte: Adaptado de Molin; Amaral; Colaço. (2019); Pozzuto et al. (2020). Mesmo com toda tecnologia empregada no sistema de navegação e posiciona- mento, ainda existem erros que são classificados em aleatórios e sistemáticos. Os erros considerados aleatórios são inevitáveis e são susceptíveis de ocorrerem. No entanto, os erros sistemáticos podem ser reduzidos ou eliminados com base na modelação dos dados. 14 UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO Vale ressaltar que a posição em que os satélites estão dispostos também interferem na acuracidade das informações. Entende-se que a boa geometria é definida quando um grupo de satélite estão igualmente distribuídos e principalmente em espaçamentos adequa- dos uns aos outros. Por outro lado, quando há uma má geometria dos satélites, em virtude da proximidade entre eles, estes perdem a qualidade de precisão. 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16161616UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO 3 SISTEMA DE DIREÇÃO AUTOMÁTICA PARA TRATORES TÓPICO UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO As primeiras pesquisas para a automação de tratores surgiram na década de 2000, sendo utilizado controle eletro-hidráulico no sistema de direção desses veículos. O sinal captado pelo computador de bordo do veículo emitia sinais às válvulas de direção e estas realizam o esterçamento das rodas. O sistema de direção automática em tratores é composto pelo eletro-hidráulico, computador, receptor GNSS, sensor de angulação do esterçamento da roda e sensor inercial que tem a função de notificar as oscilações fazendo a compensação da inclinação vertical (Figura 4). FIGURA 4 - COMPONENTES DO SISTEMA DE DIREÇÃO AUTOMÁTICA DE CONTROLE ELETRO-HIDRÁULICO Fonte: o autor (2022). UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO A qualidade do posicionamento horizontal é definida pelo índice de geometria entre os satélites e este recebe o nome de HOOP. Portanto, quanto menor o índice HOOP, melhor é a geometria, assim, não é aconselhável que se trabalhe a agricultura de precisão quando os valores de HOOP estiverem acima de 1,8, principalmente em operações que exigem maior acuracidade. Os métodos de posicionamento também exercem influência sobre a qualidade dos dados. Estes métodos podem ser absolutos ou diferenciais. O método de posicionamento absoluto, ou também autônomo, é caracterizado por possuir apenas um receptor para a determinação de sua coordenada. Assim, este posicionamento é gerado por pontos. O método diferencial tem como objetivo reverter a degradação de sinal que é atribuí- da ao método absoluto. A coleta de dados deste método consiste na utilização de ao menos dois receptores, estando um posicionado numa estação de referência onde será gerado as correções diferenciais, o outro receptor será o móvel utilizado nas máquinas e implementos agrícolas (Figura 5). FIGURA 5 - MÉTODO DE POSICIONAMENTO ABSOLUTO (A); MÉTODO DE POSICIONAMENTO DIFERENCIAL (B) Fonte: o autor (2022). Embora o sistema de correção diferencial seja mais preciso, o link de rádio utilizado na transmissão dos dados exige o uso de sistemas de rádio VHF ou UHF, que limitam a distância de seu uso de 5 km a 15 km. Outro fator limitante é que o link de rádio necessita de licença e no Brasil sua regulamentação é resguardada pela Agência Nacional de Tele- comunicações (ANATEL). 17 UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO Métodos que exigem maior acuracidade, como o uso de dois receptores, são utilizados em sistemas de direcionamento por piloto automático. Este sistema contribui para qualidade das operações, permitindo que o operador se atente a outras funções durante a operação. Outro método bastante comum é o sistema de direcionamento via satélite por barrasde luz auxiliadas ou não pela direção automática. (Figura 6). No sistema manual, as ações são realizadas pelo operador na condução do veículo para corrigir a rota programada de acordo com as informações dispostas à frente do operador através do conjunto de barras de luzes. FIGURA 6 - SISTEMA DE DIRECIONAMENTO VIA SATÉLITE POR BARRAS DE LUZ SOMENTE COM A PRESENÇA DE LEDS (A); COM A LUZES DE LEDS E TELA INCORPORADA (B) Fonte: SENAR (2020). Estes sistemas de direcionamento vieram para substituir a dependência da linha de marcação realizada pelo riscador de solo, algo totalmente dependente da destreza do operador em alinhar o trator e o implemento se baseando na linha de corte. Deste modo é reduzido o paralelismo. Embora o uso de sistema de navegação GPS contribua para maior eficiência de plantio, manejo e colheita da cultura, a destreza do operador para garantir a correta ope- ração sem causar sobreposição de faixas ou lacunas é de extrema importância quando a correção de curso é realizada de modo manual. Pesquisa realizada por Baio (2005) evidenciou que mesmo com o auxílio de satélites para o direcionamento e correções de curso realizadas manualmente pelo operador, os desvios foram superiores em operações totalmente automatizadas (Figura 7). 18 UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO FIGURA 7 - FREQUÊNCIA DE OCORRÊNCIA DE DESVIOS DE POSICIONAMENTO EM OPERAÇÕES COM SISTEMA DE DIRECIONAMENTO MANUAL E AUTO DIRECIONAMENTO (AUTOMÁTICO), AMBOS AUXILIADOS POR DGPS Fonte: Baio (2005). Observa-se que a frequência de erros cometidos pelo operador (manual) foi de 100% em desvios de aproximadamente 1 m. Já na operação automatizada os erros não ultrapassaram 0,35 m. Aparentemente um erro de 1m pode não apresentar grandes prejuízos se considerarmos uma aplicação de agroquímico, porém se esse erro for na semeadura, certamente compromete o estande final de plantas. Outro fator limitante é o aumento do risco de compactação do solo em virtude do tráfego de máquinas em movimentos de sobreposição. Molin; Amaral; Colaço (2019) destacam que a própria inclinação do terreno pode gerar erros de leitura quando se utiliza a barra de luzes. O autor atribui que a posição da antena na parte superior do veículo, quando o mesmo está em terreno com declividade acaba gerando um desvio de projeção (ângulo de inclinação) gerando erro de leitura. Para compensar o erro, algumas empresas oferecem esse produto equipado com inclinômetro ou giroscópio, assim o erro gerado é compensado ou corrigido automatica- mente pelo software. 19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20202020UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO 4 SISTEMA DE DIREÇÃO AUTOMÁTICA PARA EQUIPAMENTOS TÓPICO UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO Como já vimos no tópico anterior, os primeiros sistemas de direção automática fo- ram propostos para os veículos agrícolas, como o trator. Porém, na maioria das operações agrícolas que se utiliza o trator, o mesmo está tracionando outras máquinas e implementos, seja pelo engate de três pontos ou pela barra de tração. Os sistemas de direcionamento automático orientados por GPS normalmente seguem o rodado esterçante do trator e não do implemento. Desta forma, podem ocorrer falhas em algumas operações agrícolas, como por exemplo “pular” uma boa parte da linha de cultivo durante a aplicação de adubação de cobertura em culturas anuais. Segundo Molin; Amaral; Colaço (2019), este erro de operação é menos impactante para implementos que são acoplados ao engate de três pontos, pois o trator juntamente com o implemento formam uma estrutura rígida com baixa oscilação. Para reduzir ou sanar este problema, foram desenvolvidos sistemas de direção automática para equipamentos acoplados, sendo dividido em duas categorias: sistema ativo e sistema passivo. A primeira categoria de sistema é denominada de sistema ativo, cujo atuadores hidráulicos acoplados em implementos que utilizam o engate de três pontos deslocam a máquina ou o implemento perpendicularmente ao seu percurso. O atuador eletro-hidráulico também é outro exemplo de atuador ativo, onde esse sistema é composto por discos lisos, semelhantes ao disco de corte, que quando inseridos no solo podem direcionar o imple- mento, fazendo com que o eletro-hidráulico esterça em conjunto com o trator. UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO Quando o implemento utilizado for de arrasto, ou seja, utiliza a barra de tração do trator, o sistema ativo indicado é do tipo cilindro hidráulico, em que desloca o implemento lateralmente, assim a linha central do implemento coincidirá com a do trator (Figura 8). FIGURA 8 - EQUIPAMENTO DE ARRASTO SEM O ATUADOR AUTOMÁTICO DE CILINDRO HIDRÁULICO (A); EQUIPAMENTO DE ARRASTO COM SISTEMA DE ATUADOR AUTOMÁTICO DE CILINDRO HIDRÁULICO E DIREÇÃO AUTOMÁTICA UTILIZANDO GNSS (B) Fonte: Molin; Amaral; Colaço (2019). Nos sistemas passivos o alinhamento do equipamento rebocado é priorizado na rota, calculando o percurso do trator para compensar os desvios deste, sem a necessi- dade de atuadores para governar a orientação do equipamento que executa a operação. Contudo, isso faz com que o trator e o equipamento estabeleçam caminhos diferentes, não podendo ser utilizados em casos de controle de tráfego. O equipamento obedece aos percursos, mas o trator não, o que causa tráfego em locais indesejados e danos às culturas em operações de tratos culturais. Estes equipamentos de correção de direção dos implementos, embora de mecâ- nica simples, contribuem para maior otimização na aplicação de insumos, uma vez que essas ações de manejo são o resultado de pesquisas e levantamentos para a confecção de mapas de fertilidade do solo. 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22222222UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO 5 SENSORES EMBARCADOS TÓPICO UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO Um sensor pode ser definido como um dispositivo que recebe e responde a um estímulo ou geralmente um sinal elétrico de maneira específica e mensurável. Em fração de segundos estes dispositivos são capazes de avaliar qualquer alvo de interesse. As válvulas de atuadores eletro-hidráulico e cilindro, já citado no tópico anterior, também podem ser enquadrados no segmento de sensores. No entanto neste tópico dis- cutiremos mais sobre outros tipos de sensores que são indispensáveis para a agricultura de precisão. 5.1 Sensores ópticos Sabemos que todos os objetos refletem luz numa determinada frequência de acordo com seu formato, cor e espessura. Desta forma a leitura dos sensores ópticos se baseiam na emissão e recepção do feixede luz, assim ele detecta substâncias ou materiais. Este sensor, quando não embarcado no veículo, está presente em diversos dispositivos como satélite e drones, e são capazes de realizar diversas leituras apenas com o uso da ima- gem. No entanto, este assunto será abordado na próxima unidade em sensoriamento remoto. Sensores ópticos de reflectância do dossel da planta é considerado uma das mais recentes tecnologias na aplicação da AP. Esta ferramenta é capaz de mensurar a refletân- cia das culturas com a finalidade de identificar a quantidade de biomassa e teor de clorofila nas culturas, assim possibilitaria por exemplo, a aplicação de nitrogênio em sistema de produção em taxa variável (será discutido nos próximos tópicos). UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO Algumas empresas como a Yara® e Stara® possuem no mercado o N –Sensor. Este aparelho é acoplado na máquina, sendo capaz de realizar leituras de até 3 m do alvo em ambos os lados do trator, avaliando em tempo real a eficiência do uso do nitrogênio na planta (Figura 9). FIGURA 9 - N-SENSOR ÓPTICO UTILIZADO PARA MEDIR A REFLETÂNCIA DO DOSSEL DA PLANTA Fonte: Yara (2022). Este sensor, quando codificado, também pode exercer a função de identificação e quantificação de plantas daninhas, uma vez que este realiza a leitura e compara a estrutura morfológica da planta daninha em relação à cultura. 5.2 Sensores de velocidade de deslocamento A correta determinação da velocidade de deslocamento é de extrema importância para as operações de distribuição de insumos na dosagem correta para o local indicado. Deste modo, monitores de velocidade são instalados nas rodas. Embora esse sensor contribuía para determinar a velocidade do veículo, pesquisas realizadas por Benez et al. (2000) afirmam que este sensor pode aferir uma ligeira diferença de velocidade em comparação com testes realizados com o auxílio de cronômetro. Os au- tores sugerem que a altura da cultura pode influenciar na leitura de velocidade. No entanto, a presença desse equipamento traz mais benefícios do que o seu não uso (Figura 10). 23 UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO FIGURA 10 - SENSOR DE VELOCIDADE ACOPLADO ACIMA DO RODADO DO TRATOR Fonte: SENAR (2020). 5.3 Sensores de proximidade Estes sensores são utilizados para detectar a presença de um objeto sem que necessariamente ocorra o contato efetivo. Semelhante aos sensores de ré nos carros, este sensor pode transmitir raios infravermelhos que conseguem detectar a presença do objeto através da reflexão do raio (Figura 11). FIGURA 11 - SENSOR DE PROXIMIDADE TRANSMITIDO POR RAIOS INFRAVERMELHOS Fonte: Peça, J. O. (2018). 24 UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO 5.4 Sensores de pressão Os sensores de pressão também podem aferir, indiretamente, a vazão de um líqui- do ou gás através do monitoramento de sua pressão de serviço. Esta ferramenta é capaz de medir o movimento ou a flexão de um diafragma metálico. Normalmente este tipo de sensor é utilizado em autopropelidos com a finalidade de regular a aplicação através do monitoramento da pressão exercida nos bicos (Figura 12). FIGURA 12 - SENSOR DE PRESSÃO ACOPLADO NA BARRA DE PULVERIZAÇÃO Fonte: GEMS SENSORS & CONTROLS, 2020. Disponível em: https://www.gemssensors.com/blog/blog-details/pressu- re-sensors-in-agriculture-machinery. Acesso em: 13 jun. 2022. 5.5 Sensores de fluxo De acordo com Fontes (2011), sensores de fluxo ou de vazão são condutores que permitem a mensuração da quantidade volumétrica de uma determinada substância que transpassa em seu interior. Este medidor pode medir tanto o fluxo de líquido quanto de gases. Este tipo de sensor está presente em colhedoras, aferindo o fluxo de grão limpo, antes de serem armazenados no depósito da máquina (Figura 13). Também podem estar presentes em veículos de aplicação de agroquímicos identificando o fluxo da calda que é expelido pelos emissores, apontando se há alguma diferença de vazão em virtude da obstrução ou entupimento dos bicos. 25 https://www.gemssensors.com/blog/blog-details/pressure-sensors-in-agriculture-machinery https://www.gemssensors.com/blog/blog-details/pressure-sensors-in-agriculture-machinery UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO FIGURA 13 - SENSOR DE FLUXO DE GRÃOS DE UMA COLHEDORA Fonte: REVISTA CANAVIEIROS, 2020. Disponível em: https://www.revistacanavieiros.com.br/ mapas-de-produtividade-futuro-gerenciamento-do-campo-parte-2. Acesso em: 20 jul. 2022. Existem outras dezenas de sensores que compõem a agricultura de precisão, como os sensores de pressão sobre o solo, sendo utilizados em penetrômetro medindo a resistência do solo à penetração e sensores climáticos, como: radiação, temperatura e umidade. Estes equipamentos serão abordados nos próximos tópicos, pois compõem as ferramentas necessárias para o levantamento, diagnóstico e mapeamento da área agrícola, ou seja, ações que deverão ser tomadas antes da implantação da cultura. 26 https://www.revistacanavieiros.com.br/mapas-de-produtividade-futuro-gerenciamento-do-campo-parte-2 https://www.revistacanavieiros.com.br/mapas-de-produtividade-futuro-gerenciamento-do-campo-parte-2 UNIDADE 4 MAPAS TEMÁTICOS E AGRICULTURA EM TAXA VARIÁVEL Em um mundo com recursos naturais cada vez mais escassos, a agricultura de precisão proporciona infor- mações detalhadas sobre a lavoura e permite sua gestão eficiente […]. Fonte: Molin; Amaral; Colaço (2019). 27 A Confederação de Agricultura e Pecuária do Brasil (CNA), por meio do SENAR (Serviço Nacional de Apren- dizagem Rural) oferece cursos gratuitos sobre as principais ferramentas que compõem a agricultura de precisão. Para saber mais sobre esse e outros cursos acesse o site: https://cnabrasil.org.br/projetos-e-pro- gramas/agricultura -de-precis%C3%A3o. Fonte: SENAR. Serviço Nacional de Aprendizagem Rural. Projetos e programas: Agricultura de Precisão. Brasília: DF, 2022. Disponível em: https://cnabrasil.org.br/projetos-e-programas/agricultura-de-precis%C3%A3o. Acesso em: 20 jun. 2022. https://cnabrasil.org.br/projetos-e-programas/agricultura-de-precis%C3%A3o 28 CONSIDERAÇÕES FINAIS UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO Contudo, vimos que a agricultura está em constante evolução e que o uso do sis- tema de GPS já era utilizado desde a década de 1990 e de lá para cá esta ferramenta se aprimorou de tal modo resultando na automação de máquinas e implementos, realizando operações com mínimo de erro. Sabemos que a agricultura de precisão é pautada na infor- mação, e para isto, com o desenvolvimento de sensores acoplados em tratores, possibilita leituras instantâneas das condições da cultura e assim garante que a tomada de decisão seja de forma assertiva e imediata. 29 MATERIAL COMPLEMENTAR UNIDADE 1 PRINCÍPIOS DA AGRICULTURA DE PRECISÃO LIVRO Título: Sensores industriais: Fundamentos e aplicações Autor: Daniel Thomazini, Pedro Urbano Braga de Albuquerque Editora:Editora Érica; 8ª edição (2009) Sinopse: Este material apresenta os sensores utilizados na indústria e alguns de uso doméstico, seu fundamento físico e aplicações em campo. Explica os sensores de fim de curso de chave, de nível por radiação, de posição, acelerômetros, de presença, ópticos, de velocidade, temperatura, pressão, nível, vazão, tensão, corrente, potência, umidade, gases e pH. Des- taca o sensor de temperatura termorresistivo com equações e uma tabela de tolerâncias, conforme a norma IEC 60751, para o Pt 100, e ainda LASER de posição e detalhes de outros sensores, como os de vazão Coriolis, células de cargas, de corrente por efeito Hall etc., bem como o sensor de cor. A oitava edição foi revisada e atualizada. Acrescenta o princípio de funcionamento do sensor de nível por espectroscopia de impedância e células de carga ópticas - rede de Bragg, além de correções na forma- tação do texto. Traz uma lista de exercícios para fixação do aprendizado.FILME / VÍDEO Título: Robótica na agricultura: Oportunidades e Desafios Ano: Embrapa, 2020. Sinopse: Evento: Webinar Robótica na Agricultura: oportunida- des e desafios tendo como objetivo apresentar e debater sobre as inovações possíveis que estão sendo inseridas na agricultura por meio da robótica. Link: https://www.youtube.com/watch?v=oEEK3gwGo04 https://www.youtube.com/watch?v=oEEK3gwGo04 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plano de Estudos • Levantamento georreferenciado; • Sensoriamento remoto. Objetivos da Aprendizagem • Conceituar e contextualizar a coleta de dados embasadas na geoestatística; • Compreender os tipos de amostragem de solo à campo; • Estabelecer a importância da coleta de informação e do sensoriamento remoto. 2UNIDADEUNIDADE PRINCÍPIOS DOPRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTOLEVANTAMENTO GEORREFERENCIADOGEORREFERENCIADO Professor Me. André Felipe Barion Alves Andrean 31 Sabemos que a coleta de informação é a base da agricultura de precisão, mas onde sabemos onde coletar? E quantas amostras são necessárias para representar a área em estudo? Estas questões são respondidas através do uso da geoestatística, pois por meio dela, é possível a identificação de pontos de amostragem que sejam relevantes e representativos da área. Tão importante quanto identificar os pontos representativos da área é a forma de como será realizado a coleta das amostras e subamostras. Para isto, há o método de amostragem em grade ou de célula. Este último é mais prático, porém não representa a exatidão que o método de grade proporciona. As amostragens podem ser realizadas através de coleta de solo ou partes da planta. As de solo podem ser realizadas com auxílio de perfuradores manuais, elétricos ou hidráulicos. Com objetivo de análise física do solo, as amostragens podem ser obtidas com o uso de penetrômetro ou amostras indeformadas do solo. A obtenção de informações da área sem necessariamente estar presente nela, pode ser obtida através do sensoriamento remoto. Esta tecnologia permite o imageamento da área de estudo e por meio da reflectância em diferentes comprimentos de ondas que os objetos emitem, é possível a identificação de áreas degradadas, corpos d’água, fases do desenvolvimento vegetativo ou estresse hídrico da cultura. Nesta unidade, abordaremos o uso da geoestatística na agricultura de precisão e como ela está inserida na escolha de pontos de amostragens. Também abordaremos os principais tipos de amostragens utilizados na agricultura de precisão, assim como as ferramentas tecnológicas utilizadas. Veremos também os fundamentos do sensoriamento remoto e suas aplicações. Muito obrigado e bom estudo! INTRODUÇÃO UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32323232 Como discutimos na primeira unidade, a primeira ação a ser tomada para a imple- mentação da Agricultura de Precisão é o levantamento de informações, pois estas definirão as necessidades das culturas por insumos e tratos culturais. As informações que serão coletadas devem representar o máximo das caracterís- ticas do local, podendo ser em relação ao solo (avaliação química e física), tecido vegetal (estado nutricional das plantas) e detecção de pragas e doenças. Vale lembrar que as amostragens devem não apenas representar as informações de interesse agronômicos, mas também deve conter informações georreferenciadas, assim será possível observar a variabilidade do local. Esta localização, composta de datum e coordenadas, são registradas pelo uso de receptores GNSS. 1.1 Geoestatística Uma das grandes questões da AP é qual o número de coletas necessárias para representar uma área? E qual a distância entre os pontos? O que se sabe é que amostras pouco densas não representam de fato a área e amostragens próximas umas das outras podem além de encarecer o levantamento, não representar as distinções entre elas. Desta forma o indicado é que a estimativa dos pontos deva ser razoável e não deve estar muito distante entre si. Para isso, essa distância é obtida por meio de análise geoestatística. Um dos princípios da geoestatística é realizar amostras onde cada uma apresente correlação entre si. De acordo com Soares (2006) o objetivo da geoestatística é a caracte- rização da dispersão espacial e espaço-temporal das grandezas que definem a quantidade e qualidade dos recursos. Desse modo destaca-se a interpolação dos dados. 1 LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO TÓPICO 32UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO A krigagem é um método de estimação geoestatística que tem por objetivo estimar valores para qualquer local não observado, levando em conta que as variações não sejam superestimadas ou subestimadas. De acordo com Grego; de Oliveira; Vieira, (2014) a kriga- gem consiste em ponderar os vizinhos mais próximos do ponto a ser estimado, obedecendo os critérios de não tendenciosidade, ou seja, a diferença entre os valores estimados e observadores para o mesmo ponto devem ser nula. O primeiro passo para o planejamento de coleta de amostras é a obtenção dos dados georreferenciados, seja por meio de coleta com GPS, mapas temáticos, imagens de satélites ou uso de drones. Com o mapa em mãos, deve-se planejar o número de coleta de dados, principalmente em relação ao custo/benefício. Se tratando de amostragem de solo, a quantidade necessária de coleta deverá conseguir caracterizar as possíveis manchas de variabilidade. Portanto, o conhecimento sobre o histórico da área pode contribuir para determinar o número de amostras. As análises de estatísticas devem ser baseadas em análises prévias de campo. O conhecimento prévio da área poderá contribuir para a distribuição dos primeiros pontos a serem amostrados. O simples caminhamento pelo local observando as mudanças de coloração no perfil do solo e sua textura, poderá servir de embasamento e registro dos primeiros pontos. Molin; Amaral; Colaço, (2019) recomendam que a primeira amostragem realizada deva ser em forma de fileira transversal de pontos próximos entre si, permitindo que esta técnica possa ser aplicada em conjunto com a grade amostral, auxiliando na caracterização da dependência espacial do atributo, facilitando a definição do tamanho da grade (Figura 1). FIGURA 1 - AMOSTRAGEM DE SOLO EM TRANSVERSAL PARA FUTUROS DIMENSIONAMENTOS AMOSTRAIS ATRAVÉS DE ANÁLISE GEOESTATÍSTICAFonte: Molin; Amaral; Colaço (2019) 33UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO 1.2 Amostragem em grade Este método de amostragem georreferenciada é o mais comum utilizado na agricul- tura de precisão. A área de interesse deverá ser dividida em grades e dentro de cada grade será coletada uma amostra georreferenciada composta por subamostras. A grade amostral é gerada através do Sistema de Informação Geográfica (SIG) em que será dimensionado o tamanho das células e a posição do ponto onde deverá ocorrer a coleta. Pelo sistema de grade amostral para cada ponto deverá ser obtida uma amostra circundada por subamostras em raio predefinido. Molin; Amaral; Colaço (2019) recomen- dam que as subamostras sejam coletadas a uma distância de 1 a 5 m do ponto amostral (Figura 2). FIGURA 2 - ESQUEMA REPRESENTATIVO DA COLETA DE GRADE AMOSTRAL E DA COLETA DE SUBAMOSTRAS Fonte: MOVIMENTO AGRO. Disponível em: https://www.movimentoagro.com.br/noticia/66/ qual-a-melhor-metodologia-de-amostragem-do-solo-para-pastagem. Acesso em: 15 jun. 2022. Entretanto, a finalidade para a coleta de amostra pode determinar a quantidade de subamostras. Para a avaliação de fósforo, por exemplo, sabemos que este elemento é imó- vel no solo, porém sua variação pode ser alta em curtas distâncias, por isso o maior número de subamostras seria o recomendado, porém, se visarmos o teor de matéria orgânica, esta possui menor variação em curtas distâncias. 34UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO https://www.movimentoagro.com.br/noticia/66/qual-a-melhor-metodologia-de-amostragem-do-solo-para-pastagem https://www.movimentoagro.com.br/noticia/66/qual-a-melhor-metodologia-de-amostragem-do-solo-para-pastagem 1.3 Amostragem em célula Outra opção de coleta é a amostra em grade por célula, onde ocorre a divisão do campo em subáreas e por meio de caminhamento ao longo de toda a área da célula. As subamostras coletadas são misturadas formando uma amostra composta, e seu resultado representará toda a área da célula (Figura 3). FIGURA 3 - AMOSTRAGEM POR CÉLULA EM CAMINHAMENTO ZIGUE-ZAGUE PARA COLETA DE SUBAMOSTRAS Fonte: MOVIMENTO AGRO. Disponível em: https://www.movimentoagro.com.br/noticia/66/qual-a-melhor-metodologia-de-amostragem-do-solo-para-pastagem. Acesso em: 15 jun. 2022. 1.4 Amostragem direcionada Nesta metodologia não há uma disposição regular dos locais de amostragem, pois os mesmos serão escolhidos de acordo com os mapas já confeccionados para o local, buscando investigar áreas específicas no talhão. A definição dos pontos de amostragem pode ser embasada em mapas de produ- tividade, vegetação, relevo, tipo de solo, textura e condutividade elétrica do solo. Neste método é possível identificar locais que necessitam de maior investigação, como áreas de baixa produtividade (Figura 4). 35UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO https://www.movimentoagro.com.br/noticia/66/qual-a-melhor-metodologia-de-amostragem-do-solo-para-pastagem FIGURA 4 - AMOSTRAGEM DIRECIONADA DE ACORDO COM O MAPA DE PRODUTIVIDADE Fonte: AGRICULTURA DE PRECISÃO, 2014. Disponível em: https://www.agriculturadeprecisao.org.br/wp-content/uploads/2020/04/Boletim-T%C3%A9cnico-Amos- tragem_out_2014.pdf. Acesso em: 17 jun, 2022. À medida em que se aumenta a quantidade de informações sobre a área em termos de produtividade, textura, relevo e outros, este poderá servir de estratégias para direcionar futuras amostragens em locais de interesse ou por unidade de gestão diferenciada (UGD). 1.5 Ferramentas para amostragem de solo A prática de coleta de solo em si não é dispendiosa, no entanto, quando se utiliza a AP com centenas de pontos a serem amostrados esta prática se torna dificultosa e morosa. Deste modo, ao longo do tempo, surgiram inovações que contribuíssem para maior agilida- de na coleta e ao mesmo tempo garantisse qualidade no processo de coletagem. Os quadrículos movidos a gasolinas são os mais utilizados para este tipo de ser- viço. São máquinas de fácil dirigibilidade e manobra, sendo capaz de percorrer grandes áreas sem dificuldades. Alguns modelos são dotados de sistema de tração 4x4 que facilita o tráfego (Figura 5). 36UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO https://www.agriculturadeprecisao.org.br/wp-content/uploads/2020/04/Boletim-T%C3%A9cnico-Amostragem_out_2014.pdf https://www.agriculturadeprecisao.org.br/wp-content/uploads/2020/04/Boletim-T%C3%A9cnico-Amostragem_out_2014.pdf FIGURA 5 - QUADRICICLO COM SISTEMA DE ACIONAMENTO 4X4 Fonte: AGRO REVENDA, 2013. Link: https://agrorevenda.com.br/o-uso-de-quadriciclos-na-agricultura-de-precisao/ Acesso em: 17 jun. 2022. Os amostradores são dispositivos que podem ser instalados lateralmente ou na parte de trás dos quadricíclos. Este equipamento é conceitualmente dividido em duas partes, sendo: uma fonte de potência para o seu acionamento, e o elemento secador de amostra, em que é inserido no solo para a retirada do material. Estes equipamentos podem ser acionados por motores elétricos ou a combustão. Os movidos a eletricidade geralmente são mais leves e menos potentes, sendo um fator de limitação quando é utilizado em solos pesados ou compactados. Já os amostradores de combustão interna ou hidráulica são equipamentos mais pesados, porém conseguem executar sua função sem maiores esforços independente da condição do solo (Figura 6). 37UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO https://agrorevenda.com.br/o-uso-de-quadriciclos-na-agricultura-de-precisao/ https://agrorevenda.com.br/o-uso-de-quadriciclos-na-agricultura-de-precisao/ https://agrorevenda.com.br/o-uso-de-quadriciclos-na-agricultura-de-precisao/ https://agrorevenda.com.br/o-uso-de-quadriciclos-na-agricultura-de-precisao/ FIGURA 6 - AMOSTRADOR DE SOLO ELÉTRICO (A); AMOSTRADOR DE COMBUSTÃO (B); AMOSTRADOR HIDRÁULICO ACOPLADO NO VEÍCULO (C) Fonte: SACI SOLUÇÕES. Disponível em: https://www.sacisolucoes.com.br/. Acesso em: 18 jul. 2022. STIHL. Disponível em: https://www.stihl.com.br/. Acesso em: 18 jul. 2022. FALKER. Disponível em: https://www.falker.com.br/. Acesso em: 18 jul. 2022. O penetrômetro é outro equipamento muito utilizado na agricultura de precisão. Semelhante a um perfurador de solo, esta ferramenta tem por objetivo aferir a resistência do solo à penetração, expressando seus valores em MPa. Este aparelho é dotado de um sensor em formato de cone localizado na extremidade da haste. A haste é fina medindo até 20 mm de diâmetro (Figura 7). FIGURA 7 - PENETRÔMETRO MANUAL MODELO FLAKER® Fonte: FALKER. Disponível em: www.falker.com.br. Acesso em: 17 jun. 2022. 38UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO https://www.sacisolucoes.com.br/ https://www.sacisolucoes.com.br/ https://www.stihl.com.br/ https://www.falker.com.br/ http://www.falker.com.br/ http://www.falker.com.br A maioria dos penetrômetros são manuais, ou seja, o operador deverá fornecer uma velocidade e força constante necessária para cravar o cone (sensor) no solo e realizar a leitura. Entretanto, esta prática poderá gerar erros na amostragem, principalmente se houver diferentes operadores utilizando o equipamento. Para reduzir o erro amostral existe no mercado penetrômetros automatizados, podendo ser acoplado no quadriciclo ou outros veículos. Compostos por sensor de força, potenciômetro, sistema de aquisição de dados, armazenamento de dados e microcomputa- dor, esta ferramenta, embora de custo mais elevado em relação ao penetrômetro manual, consegue aferir a compactação do solo utilizando força e velocidade igual em todas as coletas (Figura 8). FIGURA 8 - PENETRÔMETRO AUTOMATIZADO FALKER® Fonte: FALKER. https://www.falker.com.br/produto-solotrack-medidor-automatizado.php. Acesso em: 17 jun. 2022. Para a determinação da capacidade de campo da área, objetivando o manejo da irrigação, também se realiza análises físicas no solo através da coleta deamostras inde- formadas. Esta recebe este nome porque as amostras deverão representar o máximo das condições naturais, ou veja, não deve haver perturbação do solo durante sua coleta e a estrutura do solo coletado deverá permanecer intacta. Esta coleta se dá por meio de anéis de metal de volume e peso conhecido, retirando amostra de solo em camadas de 0 a 30 cm de profundidade (Figura 9). 39UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO https://www.falker.com.br/produto-solotrack-medidor-automatizado.php FIGURA 9 - ANEL METÁLICO DE MASSA E VOLUME CONHECIDO (A); ANEL INSERIDO NO SOLO COBRINDO TODO SEU PERÍMETRO (B); AMOSTRA INDEFORMADA COLETADA (C); CÂMARA DE RICHARD PARA O AUMENTO DE PRESSÃO DA AMOSTRA (D) Fonte: Ramos et al. (2016). Após a coleta, estes anéis deverão ser saturados com água e depositados na Câmara de Richard. Esta câmara tem a função de proporcionar diferentes pressões, fa- zendo com que a água contida nos poros do solo seja expelida na placa porosa da câmara (TEIXEIRA et al., 2017). Assim, estima-se o ponto de murcha permanente e a capacidade de campo, ou seja, a capacidade que este solo terá em armazenar água. 1.6 Ferramentas de monitoramento de pragas e doenças Um dos grandes desafios para o controle de pragas e doenças é que estas podem alterar seu local de ataque, principalmente as pragas que possuem alta mobilidade na la- voura. O conhecimento prévio acerca do comportamento do inseto quanto ao seu hábito de alimentação e oviposição, são essenciais para a definição de estratégias de amostragem e seu controle na aplicação em taxa variável. O manejo integrado de pragas (MIP) é uma ferramenta de grande valia para as tomadas de decisões e deve estar incorporada na agricultura de precisão. O manejo é o uso de conjunto de regras baseadas em princípios ecológicos, considerações econômicas e sociais para tomada de decisão sobre o con- trole. O termo Integrado significa o uso harmonioso de diferentes métodos para o controle de uma determinada espécie ou organismo; e praga é todo o organismo conflitante com o interesse do homem (KOGAN, 1998, p. 70). 40UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO Um dos métodos mais antigos, porém, eficaz é o monitoramento de pragas através do pano de batida. Utiliza-se um pano de 1 m² estendido sobre o solo e entre duas fileiras da cultura onde a planta, ligeiramente inclinada, deverá ser sacudida sobre o pano para que os insetos caiam e através da visualização realiza-se a contagem. Este tipo de monitoramento é muito utilizado para a cultura da soja e feijão (Figura 10). FIGURA 10 - MÉTODO DO PANO DE BATIDA PARA AMOSTRAGEM DE PRAGAS Fonte: EMBRAPA SOJA. Disponível em: http://www.cnpso.embrapa.br/artropodes/Capitulo9.pdf . Acesso em: 25 jun. 2022. Após a contagem, deve-se anotar na ficha de praga e determinar o ponto geografi- camente com o uso do GPS. Essas amostras podem ocorrer de modo aleatório na área ou se iniciar em focos já observados na safra anterior ou em áreas próximas de mata. Experimento realizado pela Embrapa em parceria com cooperativas, utilizou-se o conceito do manejo integrado de pragas com ferramentas de georreferenciamento, gerando mapas da distribuição espacial do percevejo na cultura da soja, possibilitando a pulveriza- ção controlada nas áreas de maior foco da praga, resultando na racionalização do produto aplicado (Figura 11). 41UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO http://www.cnpso.embrapa.br/artropodes/Capitulo9.pdf http://www.cnpso.embrapa.br/artropodes/Capitulo9.pdf FIGURA 11 - MAPA REPRESENTATIVO DA INTENSIDADE DA POPULAÇÃO DE PERCEVEJO AMOSTRADA POR PANO DE BATIDA Fonte: EMBRAPA: Mais soja. Disponível em: https://maissoja.com.br/agricultura-digital-como-aprimorar-o-monitoramento-de-pragas/. Acesso em: 25 jun, 2022. Em relação ao monitoramento de doenças, seu padrão de foco e disseminação é mais destrutivo, uma vez que pode ocorrer pelo vento ou água da chuva. O monitoramento pode ser iniciado em locais em que há baixa drenagem de água, ou seja, maior umidade no local e áreas em que já havia a presença do patógeno, pois os mesmos podem sobreviver no solo, restos culturais e plantas daninhas. Estes patógenos podem ser de origem fúngica, bacteriana ou virótica. A Embrapa em parceria com a ABAPA (Associação Baiana dos Produtores de Algo- dão) desenvolveu um sistema digital e gratuito que emite alertas sobre o avanço de doen- ças, como a ferrugem asiática e a mancha ramulária, para produtores de soja e algodão. Esta ferramenta informa aos usuários informações sobre os focos detectados, além das condições climáticas favoráveis para a proliferação e disseminação da doença (Figura 12). 42UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO https://maissoja.com.br/agricultura-digital-como-aprimorar-o-monitoramento-de-pragas/ https://maissoja.com.br/agricultura-digital-como-aprimorar-o-monitoramento-de-pragas/ FIGURA 12 - COLETOR DE ESPOROS (A); LÂMINA DE MICROSCOPIA COM FITA DUPLA FACE (B); VISÃO GERAL DO SUPORTE E POSICIONAMENTO DA LÂMINA NO COLETOR DE ESPORO (C) Fonte: de Oliveira et al. (2020). Disponível em: https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/220504/1/Circ-Tec-167.pdf. Acesso em: 25 jun. 2022. 43UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/220504/1/Circ-Tec-167.pdf https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/220504/1/Circ-Tec-167.pdf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44444444 Esta ferramenta permite a aquisição de informações referente a área ou objeto através de análise de dados adquiridos remotamente. Vimos no tópico anterior que as infor- mações das áreas de cultivo podem ser coletadas de forma manual no campo, no entanto, algumas informações podem ser estimadas via imagem graças ao uso de softwares de interpretação dos dados obtidos pelo sensoriamento remoto. O sensoriamento remoto (SR) pode ser caracterizado como a obtenção de infor- mações de um objeto sem que ocorra o contato físico com o mesmo, através do uso de imagens obtidas via satélite, avião ou Vants (SHIRATSUCHI et al., 2014). O SR é regido pela interação entre a radiação eletromagnética (REM) e o alvo. Para gerar informação relevante, o processo é composto por sete elementos fundamentais, como: fonte de energia ou iluminação, radiação eletromagnética e atmosfera, interação com o alvo, registro da energia pelo sensor, transmissão/recepção e processamento dos dados, interpretação e análise e sua aplicação. De acordo com Brandão (2009) o sensoriamento remoto pode ser utilizado na esti- mativa de biomassa, produtividade, monitoramento de estresse hídrico e estádio fenológico. Como vimos em sensores ópticos, a informação do objeto é obtida através de sua reflectância, desta forma a radiometria espectral é uma das mais importantes áreas do SR, sendo capaz de identificar o material de acordo com o comprimento de sua onda. Na agricultura, as propriedades da reflectância em cada faixa do espectro ele- tromagnético podem ser melhor avaliadas através de combinações de diferentes bandas espectrais (ATZBERGER, 2013). 2 SENSORIAMENTO REMOTO TÓPICO UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO Banda espectral é compreendida como o intervaloentre dois comprimentos de onda no espectro eletromagnético. Geralmente, o nome da banda espec- tral refere-se à região do espectro onde ela está localizada (infravermelho próximo, azul, verde, infravermelho termal, etc.). Muitos dos sistemas senso- res registram a energia refletida ou emitida pelo alvo em diferentes bandas do espectro eletromagnético. Se esse registro for feito por meio de imagens, será gerada uma imagem do alvo para cada banda (QUARTAROLI; VICEN- TE; de ARAUJO, 2014, p. 64). A Figura 13 representa a curva de refletância e comprimento de onda que cada objeto emite. FIGURA 13 - CURVAS CARACTERÍSTICAS DA REFLECTÂNCIA DA ÁGUA, SOLO E VEGETAÇÃO VERDE, APRESENTANDO FAIXAS ESPECTRAIS DE ABSORÇÃO DE RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTI- CA ASSOCIADAS A PIGMENTOS DE ÁGUA. Fonte: SHIRATSUCHI et al. (2014). Disponível em: https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/207161/1/2014-cpamt-luciano-shiratsushi-sensoriamento- -remoto-conceitos-basicos-aplicacoes-agricultura-precisao.pdf . Acesso em 25 jun, 2022. Os sensores constituintes do SR podem ser divididos em duas categorias, sendo: passivos e ativos. Os sensores passivos são responsáveis por registrar a energia eletro- magnética refletida ou emitida pelo alvo através da radiação solar refletida ou da radiação termal emitida. Já os sensores ativos proporcionam fonte própria de energia eletromagné- tica, como radares e sonares. Sensores multiespectrais a bordo de satélites, como o do Landsat 8 são exemplos de sensores passivos. 45UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/207161/1/2014-cpamt-luciano-shiratsushi-sensoriamento-remoto-conceitos-basicos-aplicacoes-agricultura-precisao.pdf https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/207161/1/2014-cpamt-luciano-shiratsushi-sensoriamento-remoto-conceitos-basicos-aplicacoes-agricultura-precisao.pdf Os sensores multiespectrais possuem bandas em diferentes faixas do espectro eletromagnético, cobrindo a faixa visível, infravermelho próximo, médio e termal, assim ele distingue um objeto do outro. A Tabela 1 representa as bandas espectrais presentes no satélite Landsat 8. TABELA 1 - BANDAS ESPECTRAIS DO SENSOR OPERATIONAL LAND IMAGER (OLI) E THERMAL INFRARED SENSOR (TIRS) A BORDO DO SATÉLITE LANDSAT 8 Banda Comprimento de onda (μm) Resolução espacial (m) Aplicações Azul 0,45 a 0.51 30 Mapeamento de águas costeiras; Diferenciação entre solo e vegetação; Diferenciação entre vegetação coníferas e decídua Verde 0,53 a 0,59 30 Refletância de vegetação verde sadia Vermelho 0,64 a 0,67 30 Absorção de clorofila e diferenciação de espécie vegetal Vermelho próximo (NIR) 0,85 A 0,88 30 Levantamento de biomassa e corpos d’ água Infravermelho de ondas curtas (SWIR1) 1,57 a 1,65 30 Medidas da umidade da vegetação; Diferenciação entre nuvens e neve Infravermelho de ondas curtas (SWIR2) 2,11 a 2,29 30 Mapeamento hidrotermal Pancromática 0,50 a 0,68 15 Fusão de imagens para a obtenção de maior resolução espacial Cirrus 1,36 a 1,38 30 Detecção de nuvens do tipo cirrus Infravermelho termal (TIRS)1 10,60 a 11,19 100 Temperatura da superfície Infravermelho terminal (TIRS)2 11,50 a 12,51 100 Temperatura da superfície Fonte: SHIRATSUCHI et al. (2014). Disponivel em: https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/207161/1/2014-cpamt-lucia- no-shiratsushi-sensoriamento-remoto-conceitos-basicos-aplicacoes-agricultura-precisao.pdf . Acesso em 25 jun, 2022. 46UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/207161/1/2014-cpamt-luciano-shiratsushi-sensoriamento-remoto-conceitos-basicos-aplicacoes-agricultura-precisao.pdf https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/207161/1/2014-cpamt-luciano-shiratsushi-sensoriamento-remoto-conceitos-basicos-aplicacoes-agricultura-precisao.pdf https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/207161/1/2014-cpamt-luciano-shiratsushi-sensoriamento-remoto-conceitos-basicos-aplicacoes-agricultura-precisao.pdf 2.1 Características espectrais do solo Os tipos de solos podem ser distinguidos através de suas cores e tonalidades. To- dos os tipos de solo têm suas características de refletância espectrais ligadas às suas cores específicas. A tonalidade é visualizada como a refletância do espectro da cor dominante que corresponde à reflectância da faixa do comprimento de onda detectada pelo satélite. Assim, a cor da superfície do solo é diferente da cor de sua camada mais profunda, podendo até distinguir possíveis locais com erosão ou desertificação (Figura 14). FIGURA 14 - COMPORTAMENTO ESPECTRAL DOS VALORES MÉDIOS DE CINCO TIPOS DE SOLO Fonte: D’ARCO et al. (2003). 2.2 Características espectrais de vegetação As propriedades espectrais das plantas dependem da morfologia das folhas, da estrutura interna das folhas, composição química, estado fisiológico, disposição espacial e etapa de crescimento. A refletividade das folhas é atribuída à estrutura interna das mesmas, sendo deter- minado pela clorofila, cuja a absorção encontra-se no intervalo de luz azul (0,4 – 0,5 mm) e da luz vermelha (0,6 – 0,7 mm) enquanto reflete a luz verde (0,5 – 0,6 mm) (Figura 15). 47UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO FIGURA 15 - DIFERENTES ASSINATURAS ESPECTRAIS FOLHA VERDE (A), FOLHA SECA (B) E SOLO (C) FRENTE AO COMPRIMENTO DE ONDA DO ESPECTRO VISÍVEL (AZUL, VERDE, VERMELHO) E INFRAVERMELHO Fonte: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (nd). Disponível em: http://www3.inpe.br/unidades/cep/atividadescep/educasere/apostila.htm. Acesso em: 28 jun. 2022. Uma folha madura e saudável absorve cerca de 70% a 90% da radiação solar na faixa de 0,4 a 0,7 µm por causa da presença dos pigmentos, incluin- do carotenóides (caroteno e xantofila, cor amarela), clorofila (cor verde) e antocianina (cor vermelha). Mas existe um pequeno pico de reflectância na faixa de 0,55 µm, que se manifesta em cor verde no estágio do crescimento vegetativo e em cor amarela na maturação (COLWELL et al., 1970, p.111). Através da alteração no comprimento de onda refletido pela folha, é possível distin- gui-la em relação ao seu estádio vegetativo, (crescimento e senescência) ou até mesmo se há estresse hídrico na planta. 48UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO http://www3.inpe.br/unidades/cep/atividadescep/educasere/apostila.htm http://www3.inpe.br/unidades/cep/atividadescep/educasere/apostila.htm 49UNIDADE 2 PRINCÍPIOS DO LEVANTAMENTO GEORREFERENCIADO 49 Existem sites que oferecem ferramentas para coleta de informações, através do sensoriamento remoto, que são totalmente gratuitas. Confira algumas plataformas online: http://www.earth.nasa.gov - Site da NASA. http://www.research.umbc.edu/~tbenja1/umbc7/ - Fotointerpretação, fotogrametria, sensoriamento re- moto em meio ambiente, processamento digital de imagens, aplicações. http://www.asprs.org - Site da American Society for Photogrammetry & Remote Sensing, incluindo uma seção de publicações. http://dynamo.ecn.purdue.edu/~biehl/MultiSpec/ - Software de domínio público para processamento de imagens. http://www.inpe.br - Página do INPE: software (Spring), produtos, serviços, centros de pesquisa e grandes projetos. http://www.dpi.inpe.br/spring/ - Página do Spring, software gratuito com funções de processamento de imagens, análise espacial, modelagem numérica de terreno e consulta a bancos de dados espaciais. Down- load do software e acesso a manuais, tutoriais, exemplos de aplicações e banco de dados. http://www.esdim.noaa.gov/NOAA-Catalog/ - Catálogo com metadados administrados pela US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). http://www.eorc.nasda.go.jp/ - Site da National Space Development Agency (NASDA) / Earth Observation Research Center (EORC), agência japonesa estabelecida para desenvolver tecnologias em Sensoriamento Remoto. http://www.class.noaa.gov/