O que é o Índice Vegetativo?

O Índice Vegetativo (também conhecido por Índice de Vegetação) utiliza modelos matemáticos para medir a quantidade de reflectância das plantas e com isso definir a taxa fotossintética do vegetal, um indicativo de desenvolvimento da planta. Esses dados são coletados a partir de fotografias captadas por sensores especiais instalados em aparelhos, como drones, aviões ou satélites (neste outro post falamos sobre a diferença do monitoramento com drones e satélites.)

Com as imagens capturadas e dados gerados, você pode criar mapas que traduzem os dados em uma forma de visualização, como NDVI ou WDRVI, que já explicamos aqui. Baseando-se nas informações indicadas pelo índice de vegetação, o usuário consegue monitorar a lavoura de maneira mais eficiente, ajudando a medir a qualidade e desenvolvimento em cada talhão, encontrando problemas que podem se alastrar por toda a área como problemas de solo, pragas, doenças e plantas daninhas.

Como as plantas absorvem e refletem a luz?

Os nossos olhos percebem uma folha como verde porque os comprimentos de onda na região verde do espectro são refletidos, enquanto os outros comprimentos de onda visíveis são absorvidos. Além disso, os componentes das plantas refletem, transmitem e absorvem diferentes partes do infravermelho próximo que não podemos ver a olho nu. Este artigo da NASA traz mais detalhes de como cada elemento reflete e absorve a luz infravermelha.

A radiação infravermelha refletida pode ser detectada por satélites, permitindo que nós possamos estudar a vegetação de longe. A vegetação saudável absorve a energia das luzes azul e vermelha para realizar a fotossíntese – que depende da clorofila para acontecer – e consequentemente produzir seu alimento. Uma planta com mais clorofila refletirá mais energia do infravermelho próximo do que uma planta deficiente, ou seja, quanto mais verde, maior será o índice vegetativo daquela planta.

Traduzindo: quando a luz do sol atinge uma planta, determinados comprimentos de onda são absorvidos enquanto outros são refletidos. Em uma planta saudável, a clorofila absorve fortemente alguns espectros da luz visível, enquanto a estrutura celular das folhas reflete fortemente o infravermelho próximo (NIR). Quando uma planta fica desidratada ou doente, a planta absorve mais deste tipo de luz.

Imagem mostrando a reflectância dos raios de luz Azul, Verde, Vermelho e NIR
Imagem com três folhas, refletindo os níveis de RGB (Red, Green, Blue ou Vermelho, Verde e Azul em português) e NIR (Near-infrared, ou próximo ao infravermelho em português). Uma folha morta, com os índices todos iguais, uma folha sob estresse com os índices Verde (G) e NIR mais altos que Azul (B) e Vermelho (R); uma folha sadia, apontando os índices  Vermelho e Azul  em níveis iguais, Verde um pouco mais alto e NIR ainda mais alto que todos.

Infravermelho e NIR

O infravermelho é um tipo de radiação eletromagnética que apresenta frequência menor que a da luz vermelha e, por isso, não está dentro do espectro eletromagnético visível, não sendo percebida pelo olho humano. 

NIR (Near Infrared), ou Infravermelho Próximo é o nome dado à região do espectro eletromagnético imediatamente superior à região visível do comprimento de onda, a região do infravermelho “mais próximada região visível.

Gráfico mostra detalhes sobre comprimento das ondas em cada espectro de cor da luz
Imagem apresentando o espectro eletromagnético, composto por 7 tipos de ondas eletromagnéticas: ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios x e raios gama. Com exceção da luz visível, são todas invisíveis a olho nu.

Como o satélite capta a reflectância?

Os satélites captam reflectância através de um único sensor ou um conjunto de sensores e isto pode variar de acordo com a necessidade de aplicação. Na agricultura, diversos sensores são utilizados, mas os mais comuns são chamados de sensores CCD e sensores multiespectrais regulares, que são câmeras que capturam imagens de alta resolução. É através dessas câmeras que conseguimos capturar a reflectância das plantas para gerar os índices vegetativos.

Financeiramente, esses sensores apresentam-se como uma opção mais viável para obter imagens da superfície terrestre, quando comparados com sensores em balões, drones ou aeronaves. Afinal, um satélite fica girando na órbita da Terra por um longo tempo e não necessita combustível para isso, além do que a altitude facilita com que imagens de grandes extensões sejam obtidas de forma repetitiva e programada.

Como as nossas câmeras captam o infravermelho e NIR?

As câmeras ou sensores, possuem a capacidade de capturar imagens em diversas bandas espectrais, podendo elas serem visíveis ao olho humano ou não, que é o caso da faixa espectral infravermelho. Os sensores utilizados pela Granular são do modelo CCD (Câmera Imageadora de Alta Resolução), que possuem a capacidade capturar as imagens infravermelho próximo (NIR). 

Os sensores CCD possuem a capacidade de capturar imagens de forma separada. Na figura abaixo é possível perceber que as imagens são captadas separadamente. Note que na 1a imagem a vegetação aparece mais escurecida, pois demonstra a absorção da luz Azul (“Blue”); na 2a”, onde a reflectância do verde (Green) é maior, a mesma se mostra em tonalidade mais clara; na 3a e última imagem à direita, onde a clorofila absorve a radiação vermelha, a vegetação novamente aparece mais escura.

Três imagens mostrando como o sensor enxerga usando apenas luz azul, verde e vermelho respectivamente
Três imagens da mesma área de vegetação de acordo com a reflectância e absorção do Azul, Verde e Vermelho, respectivamente. Imagem via INPE

Relação do Índice de Vegetação com o NDVI e WDRVI

A maioria das ferramentas de monitoramento disponíveis no mercado utilizam o Índice de Vegetação com Diferença Normalizada (NDVI). No caso do Granular Insights, software desenvolvido pela Granular, é usado o Índice de Vegetação de Faixa Dinâmica Ampla (WDRVI) para essa mensuração, que oferece dados mais fidedignos com a realidade.

Explicamos a diferença entre os dois e o que torna o WDRVI mais preciso neste outro artigo do blog.

Por que os mapas de Índice de Vegetação da Granular vão do amarelo para o roxo?

A maioria dos softwares que usam Índice de Vegetação para algum tipo de monitoramento geralmente usam outras cores para apontar as diferenças, sendo a escala do verde até o vermelho a mais comum, mas no Granular Insights as cores da escala vão do amarelo até o roxo. Essa escolha é consciente, pois busca a inclusão de pessoas com daltonismo, que têm dificuldades para enxergar certos tipos de cores e, portanto, não conseguem visualizar os mapas de NDVI e WDRVI da mesma forma.

No Granular Insights você encontra a camada de Índice Vegetativo, que utiliza imagens captadas pelos satélites da Planet, em conjunto com o uso de WDRVI obtido por algoritmos próprios para mostrar o talhão selecionado de uma forma que seja mais fácil acompanhar o seu desenvolvimento, levando a tomada de decisão mais rápida e assertiva. 

Imagem de um celular com um print do Granular Insights na tela, mostrando o Índice Vegetativo de um talhão de Soja, em Não-Me-Toque, no Rio Grande do Sul. O Índice Vegetativo aponta áreas com maior e menor níveis de vegetação através das cores, que vão do amarelo ao roxo, conforme escala indicativa. É possível visualizar notas georreferenciadas adicionadas no talhão, sobre as quais falamos mais aqui.


Veja mais: Como posso usar os Rankings de Talhões?

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