Aplicação e uso de VANTs
na Agricultura de Precisão
Potencial, resultados e dificuldades em MT
Luciano Shozo Shiratsuchi
Pesquisador
Embrapa Agrossilvipastoril
25 Junho 2015
Sumário
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Antecedentes
Utilização no manejo da adubação nitrogenada no milho
Uso como ferramental na pesquisa com a cultura da soja
Limitações técnicas de uso em lavouras comerciais
Potencialidades do uso de VANTs ou drones
ANTECEDENTES
VANTs ou Drones
Plataforma de coleta de baixo custo para
viabilização na aquisição de imagens aéreas
• Podem ser controlados por meios eletronicos e
computacionais, pelo homem ou por meio de controladores
moveis programáveis.
ANTECEDENTES
VANTs para Sensoriamento remoto
Fonte: tetracam.com
ANTECEDENTES
Sensores ópticos ativos
Crop Circle ou Greenseeker – Verdade de campo?
Fonte: John Shanahan
ANTECEDENTES
Sensoriamento remoto – Ativo
Talvez solucao viavel para areas pequenas como no sul do Brasil, porem inviavel no MT
Fonte: Holland Scientific
ANTECEDENTES
Abordagens na AP
Baseada em mapa
Tempo real
Integrada
Fonte: Viacheslav Adamchuk
Utilização no manejo da adubação nitrogenada do milho
V4 – muito cedo mas o
operacional impera no
MT
Ajuste do Modo, Fonte,
Época e Local de
aplicação é
fundamental e deve
ser respeitado em
detrimento do
operacional
Fonte: Shanahan et al. 2010
Utilização no manejo da adubação nitrogenada do milho
Imagem mosaicada capturada com câmera RGB na cultura do milho
Utilização no manejo da adubação nitrogenada do milho
Imagem mosaicada capturada com câmera NIR na cultura do milho
Utilização no manejo da adubação nitrogenada do milho
Índice de Suficiência de Nitrogênio (ISN)
ISN = IV alvo / IV na faixa rica de N
ISN é uma normalização que integra efeitos de híbridos, estrutura de soddel, clima.
Fonte: (Schepers et al., 1992; Solari, 2006)
Utilização no manejo da adubação nitrogenada do milho
Resposta espectral de sensores óticos ativos de dossel e VANT
Índice de Suficiência de Nitrogênio e Doses de N em kg/ha
Sensores ativos de dossel
VANT (eBee NIR-RGB)
ACS
1,10
VANT
ACS
y = -1E-06x2 + 0.0007x + 0.9041
R² = 0.7301
1,00
0,90
1,1
VANT
y = -6E-06x2 + 0.0027x + 0.7238
R² = 0.9797
1
0,9
ACS
0,80
VANT
0,8
Polinômio (ACS)
Polinômio (VANT)
0,70
0,7
0,60
0,6
0,50
0,5
0
100
200
300
400
0
100
200
300
400
Utilização no manejo da adubação nitrogenada do milho
Resposta espectral de sensores óticos ativos de dossel e VANT
Índice de Suficiência de Nitrogênio e Doses de N em kg/ha
Sensores ativos de dossel
VANT (eBee NIR-RGB)
X
1,10
ACS
y = -1E-06x2 + 0.0007x + 0.9041
R² = 0.7301
1,00
VANT
y = -6E-06x2 + 0.0027x + 0.7238
R² = 0.9797
0,90
ACS
VANT
0,80
Polinômio (ACS)
Polinômio (VANT)
0,70
0,60
0,50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Utilização no manejo da adubação nitrogenada do milho
Respostas de algoritmos para sensores oticos ativos de dossel e VANT calibrados e
parametrizados para Plantio em janela de plantio normal para o MT e plantio atrasado
Algoritmos
Aplicação em tempo real de N
Áreas de validação em produtores no MT
Prod (kg/ha)
10000
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Yield - Uniform
Yield - VRT
1
80
70
2
3
4
Será que precisamos
aumentar
produtividade? Sendo
que reduzir custo
aumenta a eficiência e
diminui risco.
5
Economia
45%
27% 26% 71% 39% 66%
60
50
N (kg/ha)
40
N rate - Uniform
30
Nrate - VRT
20
10
0
1
2
3
Fields
4
5
Precisamos avaliar em
longo prazo pois com
balanço negativo de
exportação e reposição
de nutrientes, decisões
erradas podem
comprometer o sistema
de produção.
Utilização no manejo da adubação nitrogenada do milho
VANT com filtro NIR e sem filtro simultâneas em Milho,
Alem do Nitrogenio, outros fatores interferem a reflectancia da cultura
0.60
No Fungicide
Chlorophyll Index
0.55
Fungicide
0.50
0.45
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
78
224
Fertilizer Nitrogen (kg ha-1 )
Fonte: Richard Ferguson e Luciano Shiratsuchi
Uso como ferramental na pesquisa com a cultura da soja
• Experimento de População de plantas de soja, variedade e doses de N
Medições semanais com
sensores ativos e VANT em
alguns estágios fenológicos
importantes na soja
Uso como ferramental na pesquisa com a cultura da soja
Experimento de População de plantas de soja, variedade e doses de N
RGB
Uso como ferramental na pesquisa com a cultura da soja
Experimento de População de plantas de soja, variedade e doses de N
NIR
Uso como ferramental na pesquisa com a cultura da soja
Experimento de População de plantas de soja, variedade e doses de N
NDVI
Uso como ferramental na pesquisa com a cultura da soja
Resultados Preliminares
Saturação do NDVI
MTCI = (NIR-RE)/(RE+Red)
NDVI = (NIR-VIS)/(NIR+VIS)
0,95
0,9
1,4
NDVI
1,3
0,85
1,2
0,8
1,1
0,75
1
0,7
0,9
0,65
0,8
0,6
0,7
MTCI
0,6
0,55
Fases fenológicas da soja
0,5
1
2
3
4
5
6
Fases fenológicas da soja
0,5
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
Uso como ferramental na pesquisa com a cultura da soja
Respostas da aplicação de N na soja
VANT
0,41
0,4
Sensor ativo de dossel
1,04
NDVI
1,02
NDVI
1
0,39
0,98
0,38
0,96
0,37
0,94
0,36
0,92
0,35
0,9
0,34
0,88
0,33
0,86
0
40
80
120
Doses de N
160
200
0
40
80
120
160
Doses de N
200
Uso como ferramental na pesquisa com a cultura da soja
Respostas da aplicação de N na soja
Produtividade de soja e N
Experimento conduzido com 3 variedades, 3 locais, porem numa única safra 2014 - 2015
Produtividade (kg/ha)
3900
3800
3700
3600
3500
3400
-20%
3300
REC
20%
3200
3100
3000
2900
2800
0
40
80
120
Dose de N (kg/ha)
160
200
Limitações
Alguns pontos mais importantes
• O problema e o depois da aquisição das imagens
• Correção radiométrica de fotos individuais e mosaicadas
• Mosaicagem automática em áreas comerciais e
problemática
• Transformar os pixels em diversas bandas em produtos úteis
no manejo agronômico
• Aplicabilidade prática utilizando sensoriamento remoto
passivo profissional ainda existe um grande passo a
percorrer, devido a correções que devem ser feitas em
relação a angulação do sol no alvo, horário e localização no
globo terrestre, distorções na aquisição de imagens,
sombras de nuvens e capacidade de processamento digital
de imagens
Limitações
Mistura de pixels
Vôos separados
para aquisição de
imagens NIR e
depois VIS
Limitações
Erros de registro e georreferenciamento
Vôos separados ERRO de
posicionamento e
georreferenciamento
Limitações
Distorções devido a angulação da camêra e qualidade da imagem
Potencialidades
• Grande facilidade de aquisição com softwares gratuitos
• Custo tende a baratear rapidamente
• Mapeamento do teor de N nas plantas, da produtividade,
altura de plantas, vigor
• VANTs tem grande potencial para aquisição de imagens no
visível como mapeamento de plantas daninhas, verificação
de rebanhos, contagem de plantas em pomar
• Estereoscopia para calculo de volumes em 3D
Potencialidades
NDVI_RE com Sensor ativo de dossel
Potencialidades
Exemplo de ON FARM Research com VANT
Potencialidades
Engenharia das máquinas de aplicação em taxas variáveis adequada?
Resposta: SIM
Muito Obrigado!
Embrapa: Robson Guimarães Silva
Empresa: SoloPlanta Consultoria
Produtores: Bedin, Martelli, Colombo, Grupo Paulista
Estudantes: Vinicius Di Domenico, Renan Tavanti e Jacqueline Sullivan
Professores: Welington Vale, Thiago Machado