Utilização de dados espectrais do satelite NOAA14/AVHRR como fonte de dados para modelos matematicos de estimativa da fitomassa da cana-de-açucar

Orientadores: Hilton Silveira Pinto Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola Resumo: Este trabalho foi desenvolvido na região de Guariba-SP e teve como objetivo principal acompanhar o desenvolvimento fenológico da cana-de-açúcar (Saccharum spp), através de medidas de campo e do uso do satélite meteorológico NOAA14/AVHRR (National Oceanic and Atmospheric Administration/ Advanced Very High Resolution Radiometer), para a obtenção de dados para a utilização em modelos matemáticos de crescimento e de estimativa de Produção. Para atingir esse objetivo estabeleceram-se alguns passos intermediários: definir modelos de crescimento para os ciclos estudados e correlações entre parâmetros biofísicos da cultura, principalmente entre Índice de Área Foliar e Massa Seca; avaliar a correlação dos dados espectrais de campo com o Índice de Área Foliar e com a Produção de Massa Seca; e após a correção geométrica e atmosférica das imagens orbitais produzidas pelos satélites NOAA, em condições tropicais, avaliar a correlação dos dados espectrais orbitais com o Índice de Área Foliar e com a Produção de Massa Seca. As atividades de campo foram desenvolvidas na Usina São Martinho (21º 24¿ 7,0¿ S, 48º 08¿ 26,5¿ O), no município de Guariba, com o apoio do Centro de Tecnologia da Copersucar. Simultaneamente às passagens dos satélites, foram feitas medidas in situ de parâmetros meteorológicos e radiométricos da cultura. Visando a caracterização agronômica e o acompanhamento do desenvolvimento vegetal da cultura, foram medidas também as Massas Fresca e Seca dos Colmos e Folhas, além da estimativa da Área Foliar. Esses parâmetros foram utilizados em análises de regressão para a obtenção de modelos de crescimento e de estimativa da Produção de Massa Seca, ou Fitomassa da cultura, sendo relacionados aos dados espectrais de campo e do satélite NOAA14/AVHRR. A hipótese básica é que ciclos futuros da cultura podem ser acompanhados sem a necessidade de um grande número de visitas ao campo, concentrando-se, principalmente, no monitoramento por meio das imagens NOAA, através da determinação de Índices de Vegetação Orbitais. Foram realizados processamentos das imagens obtidas durante o período de coleta de dados no campo. Esses processamentos incluíram tanto a correção dos valores orbitais, devido aos efeitos atmosféricos, quanto a correção geométrica ou georreferenciamento das imagens. Os parâmetros Índice de Área Foliar e Produção de Massa Seca foram correlacionados entre si e com os Índices de Vegetação de Campo e Orbitais por meio de métodos estatísticos de regressão, para estabelecimento das associações possíveis entre eles. Todos os ajustes de curvas aos dados de crescimento da cultura, ou seja, Índice de Área Foliar e Massa Seca, estimativa da Produção Instantânea e da Produção Final, apresentaram Coeficientes de Determinação acima de 0,90. Regressões lineares múltiplas correlacionando Massa Seca dos Colmos a Índices de Vegetação e Dias Após o Corte apresentaram Coeficientes de Determinação em torno de 0,83 e de 0,95, respectivamente, para os dados de campo e orbitais Abstract: This work was carried out at Guariba-SP region. The main objective was to monitor the phonology of sugar cane (Saccharum spp), using field measures and images from the meteorological satellite NOAA14/AVHRR (National Oceanic and Atmospheric Administration/ Advanced Very High Resolution Radiometer), to obtain data for utilization in crop growing models and yield estimation. To reach this objective some intermediate steps were established: to determine crop growing models and the correlation between culture biophysical parameters, mainly for Leaf Area Index and Dry Matter; to evaluate the correlation between crop spectral data and Leaf Area Index or Dry Matter Production; and to evaluate the correlation between orbital spectral data and Leaf Area Index or Dry Matter Production after making the geometric and atmospheric correction for NOAA14/AVHRR in tropical condition. These field experiments were carried out in "Usina São Martinho" (21º 24¿ 7,0¿ S, 48º 08¿ 26,5¿ W), Guariba, São Paulo State, Brazil, with the support of Copersucar Technological Center. Simultaneously with the satellite passes, meteorological and radiometric field measurements were taken, over the sugar cane plantation. To obtain the agronomic characterization and to monitor the plant growth, Fresh and Dry Matter from the Steam and the Leaves were also measured. These parameters were used for regression analyses to obtain growing and phytomass models that were related to spectral data from the field and from the satellite NOAA14/AVHRR. The basic hypotheses is that the growing season can be monitored without the necessity of a great number of field samplings and based on NOAA images mainly, through the determination of Orbital Vegetation Indices. Image processing was made during the field-sampling period. This procedure includes the correction of atmospheric and geometric effects. Leaf Area Index and Dry Matter Production were correlated one to another and to Field and Orbital Vegetation Index by means of regression statistical methods to determine the association between them. All curve models for the sugarcane growing data, i.e., Leaf Area Index and Dry Matter Production, instantaneous Yield estimation, and season Yield, presented R2 above 0.90. Multiple Linear Regression correlating Dry Matter values to Vegetation Indexes and Growing Days presented R2 around 0.83 and 0.90 for field and orbital data, respectively Doutorado Água e Solo Doutor em Engenharia Agrícola