Estimativa de parâmetros biofísicos no Cerrado, em paisagens agrícolas e nativas, a partir de sensores imageadores embarcados em plataformas aéreas não tripuladas

dc.contributor.advisor1Ferreira, Manuel Eduardo
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4498594723433539
dc.contributor.referee1Ferreira , Manuel Eduardo
dc.contributor.referee2Barreira, Sybelle
dc.contributor.referee3Ruiz, Luis Fernando Chimelo
dc.contributor.referee4Ferreira Júnior, Laerte Guimarães
dc.contributor.referee5Bueno, Guilherme Taitson
dc.creatorLima, Gabriella Santos Arruda de
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/3384092503010365
dc.date.accessioned2024-10-11T17:17:14Z
dc.date.available2024-10-11T17:17:14Z
dc.date.issued2024-04-12
dc.description.abstractIn recent years, Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), identified here by the acronym UAV, for Unmanned Aerial Vehicle, have rapidly advanced remote sensing systems, allowing for effective assessment of agricultural crops and natural areas through the processing and integration of field data and various sensors embedded in UAVs. This study addresses the scarcity of biomass and carbon estimates in integrated livestock and crop systems (iLP) and highlights the use of onboard sensors of unmanned aerial vehicles (UAVs) as an efficient and cost-effective method for acquiring precise remote sensing data. In this thesis (comprised of three articles), the first research was conducted in an experimental iLP area of Embrapa Rice and Bean, in the core area of the Goiás Cerrado, employing high-resolution multispectral aerial images to estimate the relationship between vegetation indices (VIs) and carbon stock in an upland rice field intercropped with Brachiaria, a species of exotic grass from the Brazilian Cerrado ecosystem. The results indicated that VIs incorporating near-infrared (NIR) exhibited a stronger correlation with biomass than those using only visible band information. Regression models successfully predicted biomass and carbon stock at different stages of the iLP cycle. Maps were generated showing the spatial and temporal distribution of biomass, emphasizing the advantages of using drones and multispectral sensors in this type of analysis. The second study organized in this research, also conducted in the company's experimental area in Goiás, explored the estimation of evapotranspiration (ET) in different crops and soil coverages through multispectral images captured by drones. The method employed - SAFER (Simple Algorithm for Evapotranspiration Retrieving) - showed good agreement for ET between drone and satellite data, highlighting its applicability and flexibility, without depending on satellite images affected by clouds or monitoring towers in the field. The study highlights the importance of integrated agricultural practices to better manage water resources and minimize negative impacts on the Cerrado's hydrological system. Lastly, the third study investigated the use of multispectral sensors onboard UAVs to monitor nitrogen status in agricultural crops, specifically in irrigated rice cultivation. The results demonstrated that aerial sensors performed well in estimating agronomic parameters related to nitrogen status, such as total above-ground biomass, leaf nitrogen content, and leaf area index, at different phenological stages of the rice cycle. This method shows promise in overcoming the limitations of satellite cloud cover and providing greater coverage with shorter operating times, compared to field optical sensors (non-imaging). These studies highlight the relevance and effectiveness of using drones and multispectral sensors for various agricultural applications, ranging from carbon and biomass estimation in integrated systems to monitoring evapotranspiration and nutrient status in specific crops, thereby contributing to a more sustainable and efficient management of the natural resources of the Cerrado.eng
dc.description.resumoNos últimos anos, os sistemas de detecção remota por meio de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT), aqui identificados pela sigla em inglês UAV, de Unmanned Aerial Vehicle, avançaram rapidamente, permitindo a avaliação eficaz de culturas agrícolas e áreas nativas através do processamento e integração de dados de campo e de diversos sensores embarcados em UAVs. Este estudo aborda a escassez de estimativas de biomassa e carbono em sistemas integrados agropecuários (iLP) e destaca o uso de sensores a bordo de veículos aéreos não tripulados (UAVs) como um método eficiente e econômico para aquisição de dados precisos de sensoriamento remoto. Nesta tese (composta por três artigos), a primeira pesquisa foi realizada em uma área experimental de iLP da Embrapa Arroz e Feijão, em área core de Cerrado goiano, empregou imagens aéreas multiespectrais de alta resolução para estimar a relação entre índices de vegetação (IVs) e estoque de carbono em um arrozal de terras altas consorciado com Brachiaria, uma espécie de gramínea exótica do ecossistema do Cerrado brasileiro. Os resultados indicaram que os VIs que incorporam o infravermelho próximo (NIR) exibiram uma correlação mais forte com a biomassa, do que aqueles que utilizam apenas informações nas bandas do visível. Os modelos de regressão previram com sucesso a biomassa e o estoque de carbono em diferentes estágios do ciclo iLP. Foram gerados mapas mostrando a distribuição espacial e temporal da biomassa, enfatizando as vantagens do uso de drones e sensores multiespectrais neste tipo de análise. O segundo estudo organizado nesta pesquisa, também conduzido em área experimental da Empresa, em Goiás, explorou a estimativa da evapotranspiração (ET) em diferentes culturas e coberturas de solo por meio de imagens multiespectrais capturadas por drones. O método empregado - SAFER (Algoritmo Simples para Recuperação de Evapotranspiração) - mostrou boa concordância para ET entre dados de drones e satélites, destacando sua aplicabilidade e flexibilidade, sem depender de imagens de satélite afetadas por nuvens ou torres de monitoramento em campo. O estudo ressalta a importância de práticas agrícolas integradas para melhor gerir os recursos hídricos e minimizar os impactos negativos no sistema hidrológico do Cerrado. Por último, o terceiro estudo investigou o uso de sensores multiespectrais a bordo de UAVs para monitorar o status do nitrogênio em culturas agrícolas, especificamente no cultivo de arroz irrigado. Os resultados demonstraram que os sensores aéreos tiveram um bom desempenho na estimativa de parâmetros agronômicos relacionados ao status de nitrogênio, como biomassa total acima do solo, teor de nitrogênio foliar e índice de área foliar, em diferentes estágios fenológicos do ciclo do arroz. Este método mostra-se promissor em superar as limitações da cobertura de nuvens de satélite e oferecer maior cobertura com menor tempo de operação, quando em comparação com sensores ópticos de campo (não imageadores). Estes estudos destacam a relevância e eficácia da utilização de drones e sensores multiespectrais para diversas aplicações agrícolas, que vão desde a estimativa de carbono e biomassa em sistemas integrados até à monitorização da evapotranspiração e do estado de nutrientes em culturas específicas, contribuindo dessa forma com uma gestão mais sustentável e eficiente dos recursos naturais do Cerrado
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
dc.identifier.citationLIMA, G. S. A. Estimativa de parâmetros biofísicos no Cerrado, em paisagens agrícolas e nativas, a partir de sensores imageadores embarcados em plataformas aéreas não tripuladas. 2024. 136 f. Tese (Doutorado em Geografia) - Instituto de Estudos Socioambientais, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2024.
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13542
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiás
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentInstituto de Estudos Socioambientais - IESA (RMG)
dc.publisher.initialsUFG
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Geografia (IESA)
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectDronespor
dc.subjectUAVpor
dc.subjectSensoriamento remotopor
dc.subjectParâmetros biofísicospor
dc.subjectCulturas agrícolaspor
dc.subjectCerradopor
dc.subjectRemote sensingeng
dc.subjectBiophysical parametereng
dc.subjectAgricultural cropseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS HUMANAS::GEOGRAFIA
dc.titleEstimativa de parâmetros biofísicos no Cerrado, em paisagens agrícolas e nativas, a partir de sensores imageadores embarcados em plataformas aéreas não tripuladas
dc.title.alternativeEstimation of biophysical parameters in the Cerrado, in agricultural and native landscapes, from imaging sensors onboard unmanned aerial platformseng
dc.typeTese

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Tese - Gabriella Santos Arruda de Lima - 2024.pdf
Tamanho:
4.13 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Licença do Pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
1.71 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descrição: