Você sabe o que é NDVI e como ele pode ajudar você a melhorar o manejo da sua lavoura? Você já ouviu falar em agricultura de precisão e loT e como ela pode aumentar a produtividade e a rentabilidade do seu negócio?

NDVI é a sigla para Normalized Difference Vegetation Index, ou Índice de Vegetação da Diferença Normalizada, em português. Trata-se de um índice que mede a saúde e a densidade da vegetação a partir de imagens de satélite ou de drones.

A agricultura de precisão é um conjunto de técnicas que utiliza dados e tecnologias para otimizar o uso dos recursos e insumos agrícolas, reduzir os custos e os impactos ambientais, e maximizar os resultados da sua lavoura.

Neste artigo, você vai aprender como criar e utilizar mapas NDVI na sua lavoura, e quais os benefícios da agricultura de precisão baseada em imagens.

Você vai descobrir como o NDVI pode auxiliar no (a):

• mapeamento de plantio,
• monitoramento de doenças, pragas e plantas daninhas,
• monitoramento de estresse hídrico e nutricional,
• monitoramento de crescimento e desenvolvimento,
• zonificação de manejo.

Ficou curioso? Então continue lendo e saiba mais sobre o NDVI e a agricultura de precisão.

O que é Índice de Vegetação?

Índice de vegetação é uma medida que indica o estado e a quantidade de vegetação em uma determinada área, baseada na reflexão da luz solar em diferentes comprimentos de onda.

Existem vários tipos de índices de vegetação, mas o mais comum e utilizado é o NDVI.

O NDVI é calculado a partir da diferença entre a luz refletida na faixa do infravermelho próximo e na faixa do vermelho, dividida pela soma dessas duas faixas. A fórmula matemática do NDVI é:

Onde:

– NIR é a luz refletida na faixa do infravermelho próximo

– RED é a luz refletida na faixa do vermelho

O valor do NDVI varia de -1 a 1, sendo que valores negativos indicam água, nuvens ou neve, valores próximos de zero indicam solo ou rocha, e valores positivos indicam vegetação.

Quanto maior o valor do NDVI, maior é a saúde e a densidade da vegetação. Essas informações serão importantes para compreendermos o NDVI mais a frente. 

O NDVI é obtido a partir de imagens de satélite ou de drones que possuem sensores capazes de captar as faixas do vermelho e do infravermelho próximo.

Essas imagens são processadas por plataformas ou softwares, como o Qgis, que geram os mapas NDVI, que são representados por uma escala de cores que facilita a visualização das variações de vegetação.

O NDVI é uma ferramenta da agricultura de precisão que permite monitorar as condições das lavouras e auxiliar na tomada de decisões relacionadas ao manejo das culturas.

Aplicações do NDVI no dia a dia e seus impactos na agricultura

Para utilizar o NDVI no dia a dia, é preciso ter acesso a imagens da área de interesse que contenham as bandas do vermelho e do infravermelho próximo. Essas imagens podem ser obtidas por satélites de forma gratuita ou por drones equipados com sensores específicos.

Como vimos anteriormente, existem diversas plataformas e softwares que permitem processar as imagens e gerar os mapas NDVI, como o Google Earth Engine, o QGIS, o ArcGIS, o Agrointeli, entre outros.

Cada plataforma ou software tem suas próprias características, vantagens e desvantagens, e o usuário deve escolher a que melhor se adapta às suas necessidades e recursos.

Ou seja, a produção de um mapa de NDVI na lavoura depende de plataformas ou softwares que processam as imagens de satélite ou de drones.

No entanto, alguns desses softwares requerem conexão com a internet, o que pode ser um desafio em áreas rurais com baixa cobertura de rede. Contudo, existem atualmente soluções de internet de alta velocidade e confiabilidade para o meio rural.

Logo, para interpretar um mapa NDVI, é preciso entender a escala de cores que representa os valores do índice. Geralmente, as cores mais frias (azul, verde) indicam valores altos de NDVI, enquanto as cores mais quentes (amarelo, laranja, vermelho) indicam valores baixos de NDVI.

Valores altos de NDVI indicam vegetação saudável e densa, que reflete mais luz infravermelha e absorve mais luz vermelha. Valores baixos de NDVI indicam vegetação estressada, doente ou danificada, que reflete mais luz vermelha e absorve mais luz infravermelha.

O NDVI tem diversas aplicações na agricultura de precisão, como:

– Mapeamento de plantio: Permitem identificar falhas de plantio, áreas com baixa emergência ou baixo estande, e áreas com diferentes cultivares ou variedades.

– Monitoramento de pragas, doenças e plantas daninhas: Podem ser usados para detectar áreas com infestação ou incidência de pragas, doenças ou plantas daninhas, e orientar o controle químico ou biológico mais adequado.

– Monitoramento de estresse hídrico e nutricional: os mapas NDVI permitem avaliar o estado hídrico e nutricional das plantas, e indicar a necessidade de irrigação ou adubação.

– Monitoramento de crescimento e desenvolvimento: pode ser usado para acompanhar o crescimento e o desenvolvimento das plantas, e estimar a produtividade potencial da lavoura.

– Zonificação de manejo: os mapas NDVI permitem identificar zonas de manejo dentro da lavoura, ou seja, áreas com características homogêneas que demandam tratamentos diferenciados, como doses de insumos, épocas de colheita, etc.

Como criar um mapa NDVI?

Como já mencionado, os mapas NDVI são criados a partir de imagens de satélite ou drones que capturam a luz refletida pela superfície da Terra em diferentes comprimentos de onda. O processo para criação de mapas geralmente envolve os seguintes passos:

1. Captura de imagens: por drones ou satélites
2. Pré-processamento das imagens: para remover distorções causadas por fatores como nuvens, sombras, atmosfera e iluminação irregular.
3. Cálculo do NDVI: como já mostrado previamente.
4. Mapeamento: Os valores de NDVI calculados para cada pixel são então mapeados em uma escala de cores para produzir um mapa de vegetação. Geralmente, áreas com índice de vegetação mais alto são representadas em tons de verde, indicando vegetação saudável, enquanto áreas com índice de vegetação mais baixo podem ser representadas em tons de marrom, indicando menor densidade de vegetação ou áreas não vegetadas.
5. Análise e interpretação: Os mapas NDVI resultantes são analisados e interpretados para entender a distribuição espacial da vegetação, identificar áreas de crescimento saudável ou estressado e monitorar mudanças ao longo do tempo.

Tem dúvidas de como fazer isso na prática? Assista a aula do Luís Gustavo Mendes “Como fazer projetos de Data Science para o Agro” que ele te ensina:

Desvantagens no uso de NDVI em sua lavoura:

Até agora apresentamos inúmeros benefícios com o uso dessa tecnologia, no entanto, o NDVI também apresenta algumas desvantagens que devem ser consideradas pelo produtor rural.

Algumas dessas desvantagens são:

– Saturação: o NDVI é muito limitado em certas fases fenológicas, pois perde sensibilidade quando a vegetação atinge um certo limiar de desenvolvimento.

Isso significa que o NDVI não consegue distinguir entre plantas com diferentes níveis de saúde ou produtividade, quando elas estão muito verdes.

– Efeitos do solo: é influenciado pela cor e pela umidade do solo, que podem afetar a reflectância das bandas vermelha e infravermelha.

Isso pode gerar ruídos ou erros na estimativa da vegetação, especialmente em áreas com baixa cobertura vegetal.

– Interferência atmosférica: pode ser afetado pela presença de nuvens, poeira, fumaça, vapor d’água e outros elementos na atmosfera, que podem alterar a reflectância das bandas vermelha e infravermelha.

Isso pode gerar distorções ou omissões na estimativa da vegetação, especialmente em áreas com alta nebulosidade.

Interpretando uma mapa de NDVI na prática

Imagine que você, produtor rural, recebeu um mapa de NDVI da sua lavoura de soja com 480 ha, de difícil acesso, e deseja saber o que pode estar acontecendo com sua lavoura.

O mapa de NDVI que você está vendo mostra a saúde e a densidade da vegetação em uma lavoura de soja, a partir da reflexão da luz solar em diferentes comprimentos de onda.

Como já vimos, o NDVI varia de -1 a 1, sendo que valores negativos indicam água e nuvens valores próximos de zero indicam solo ou rocha, e valores positivos indicam vegetação. Quanto maior o valor do NDVI, maior é a saúde e a densidade da vegetação.

As áreas com cor vermelha, de NDVI próximo de 0,025, indicam que a vegetação nessas áreas está muito baixa, fraca ou ausente.

Isso pode ser um sinal de que há falhas de plantio, emergência ou estande, ou que há infestação de plantas daninhas, pragas ou doenças, ou que há estresse hídrico ou nutricional das plantas.

Você deve verificar essas áreas in loco e identificar os problemas e as soluções adequadas.

As grandes áreas com cor azul, de NDVI perto de 0,58, indicam que a vegetação nessas áreas está forte e densa.

Isso pode ser um sinal de que as plantas estão saudáveis, bem nutridas e bem irrigadas, e que não há interferência de plantas daninhas, pragas ou doenças.

Você deve manter o bom manejo dessas áreas e monitorar o crescimento e o desenvolvimento das plantas.

Viu? O mapa de NDVI pode auxiliar você na tomada de decisões relacionadas ao manejo das culturas.

Você pode utilizá-lo para detectar problemas e oportunidades na lavoura, antes que eles se agravem ou se percam, e para otimizar o uso dos recursos e insumos agrícolas, reduzir os custos e os impactos ambientais, e aumentar a produtividade e a qualidade dos grãos.

Outros índices de vegetação usados na agricultura

Existem vários outros índices de vegetação usados na agricultura, além do NDVI, que se baseia em diferentes combinações de bandas espectrais para medir diferentes aspectos da vegetação, como o seu vigor, o seu estresse, o seu conteúdo de água, o seu conteúdo de nitrogênio, etc.

Alguns exemplos desses índices são:

• EVI (Enhanced Vegetation Index): é um índice de vegetação que mede a saúde e a densidade da vegetação a partir de imagens de satélite ou de drones, corrigindo os efeitos da atmosfera e do solo na reflectância das plantas.

A diferença entre EVI e NDVI é que o EVI leva em consideração a banda do azul para descontar influências atmosféricas no índice, enquanto o NDVI não.

Isso faz com que o EVI seja mais responsivo às variações estruturais do dossel, como o índice de área foliar, o tipo de dossel, a fisionomia da planta e a arquitetura.

O NDVI, por sua vez, é mais sensível à presença de clorofila na vegetação

• IFV (Índice Foliar Verde): se baseia na relação entre a área da folhagem da planta e a superfície do solo por ela ocupada. É utilizado para diferenciar a cobertura do solo, evidenciando áreas plantadas, áreas com falhas no plantio e solo exposto.

• VARI (Índice Resistente à Atmosfera na Região Visível): se baseia na variabilidade de vigor e estresse da planta, a partir da sua “quantidade” de verde, ou seja, mensurado em cima do desenvolvimento ou não de uma cultura em uma determinada área.

• TGI (Índice de Vegetação Triangular): é relação entre as bandas do verde, do vermelho e do azul, e é sensível à clorofila e à biomassa da vegetação.

• SIPI2 (Índice de Pigmentos Estruturais 2): se baseia na relação entre as bandas do vermelho, do infravermelho próximo e do azul, e é sensível aos pigmentos carotenoides, que são indicadores de estresse oxidativo nas plantas.

• LCI (Índice de Clorofila): tem como base a relação entre as bandas do vermelho e do infravermelho próximo, e é sensível ao conteúdo de clorofila nas folhas, que é um indicador de nutrição e fotossíntese das plantas.

• BNDVI (Índice de Vegetação por Diferença Normalizada com Banda Azul): se baseia na diferença entre as bandas do infravermelho próximo e do azul, e é sensível à presença de água na vegetação, que é um indicador de estresse hídrico e de doenças.

• GNDVI (Índice de Vegetação por Diferença Normalizada com Banda Verde): usa diferença entre as bandas do infravermelho próximo e do verde, e é sensível à presença de nitrogênio na vegetação, que é um indicador de nutrição e de produtividade.

• MCARI (Índice de Reflectância da Clorofila Modificado): se baseia na combinação das bandas do vermelho e do infravermelho próximo, e é sensível ao índice de área foliar e ao conteúdo de clorofila da vegetação.

Esses são alguns dos índices de vegetação usados na agricultura, mas existem muitos outros que podem ser aplicados de acordo com o objetivo e a disponibilidade de dados.

Os índices de vegetação são ferramentas importantes para a agricultura de precisão, pois permitem monitorar as condições das lavouras e auxiliar na tomada de decisões relacionadas ao manejo das culturas.

Conclusão

Neste artigo, você conheceu os índices de vegetação, que são indicadores do estado e da quantidade de vegetação em uma área, baseados na reflexão da luz solar em diferentes comprimentos de onda.

Você viu como a agricultura 4.0 pode ajudar os produtores rurais a resolver diversos problemas na sua lavoura, usando ferramentas simples, tecnológicas e de baixo custo.

Esperamos que este artigo tenha sido útil e informativo para você, e que você possa aplicar os conhecimentos adquiridos na sua lavoura.

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Referências

SANTOS, J. B. G. dos; HACON, S. de S.; NEVES, S. M. A. da S. Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) e seu uso no estudo da saúde humana: uma revisão de escopo. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 16, n. 3, p. 1115-1144, 2023. Acesso em: 20 jan. 2024.

GUTIERREZ-RODRIGUEZ, F. et al. Índices de Vegetação NDVI e EVI, IAF e FPAR da Canola a partir de imagens MODIS. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 9, n. 4, p. 551-557, 2005. Acesso em: 20 jan. 2024.

TECNOLOGIA NO CAMPO. O que é NDVI: entenda de uma vez por todas o conceito dessa técnica. 2020. Acesso em: 20 jan. 2024.

MAPPA. Índices de Vegetação: IFV, VARI, NDVI e NDRE. 2019. Acesso em: 20 jan. 2024.

MOREIRA, M. A. Índices de Vegetação. 2011. Acesso em: 20 jan. 2024.

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