IAC usa imagens aéreas para estimar erosão do solo


PESQUISA

IAC usa imagens aéreas para estimar erosão do solo

Mapeamento aéreo nunca foi usado para analisar erosão do solo em áreas cobertas por vegetação
Imagem créditos: Divulgação IAC
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Uma pesquisa inédita no Brasil está sendo desenvolvida no Instituto Agronômico (IAC-APTA), vinculado à Secretaria de Agricultura e Abastecimento de São Paulo, em Campinas, com o objetivo de estimar a erosão do solo em áreas cobertas por plantios. O estudo é feito por meio de imagens aéreas, geradas por Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTS), também conhecidos como drones. Esta tecnologia utiliza-se de princípios básicos da aerofotogrametria e já é usada para gerar informações diversas, como para calcular volume de reservatórios, determinar a quantidade de espécies vegetais em certa região, identificar falhas em lavouras e também para estimar produções agrícolas, por meio do cálculo de biomassa. Porém, a aplicação da tecnologia para estimar o processo de erosão do solo onde já há culturas instaladas demanda novos conhecimentos e nunca foi conduzida no país. Essa pesquisa do IAC, da Secretaria de Agricultura e Abastecimento do Estado de São Paulo, está na fronteira do conhecimento, segundo o pesquisador responsável, Bernardo Cândido, que já validou essa técnica em solo descoberto, durante sua pesquisa de doutorado.

“O desafio é conseguir aplicar a tecnologia de mapeamento aéreo para estimar erosão em área já cultivada; em escala maior é um desafio, ninguém avançou nesse sentido ainda”, afirma Cândido, que ingressou no IAC em março de 2019, como pós-doutor, com recursos da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

A tecnologia possibilita o processamento de imagens em software específico, gera mapas de relevo da área e de uso da terra, além de qualificar a região mais propícia para cada atividade, por exemplo, construção de reservatório de água ou instalação de lavoura.

Segundo o pesquisador, com a aerofotogrametria é possível reconstruir a superfície do solo a partir de imagens em movimento, técnica internacionalmente conhecida por structure-from-motion. “Conseguimos fazer o mapeamento em 3D”, diz Cândido. Na pesquisa no IAC, está sendo usado um drone quadricóptero de baixo custo, e um asa fixa de última geração importado da Suíça, por cerca de R$ 270 mil. O asa fixa é acompanhado de uma câmera termal, que possibilita estimar o teor de água na planta, e tem como objetivo monitorar o estresse hídrico das culturas em diferentes épocas.

No IAC, esse estudo será específico em citros. Segundo o pesquisador, na América do Sul há poucas unidades dessa câmera sendo utilizada. Os pesquisadores pretendem avaliar como se dá a condução dos experimentos e a precisão das medições em duas condições: ao usar um veículo mais acessível e outro de alto custo.

A equipe está definindo as áreas onde serão feitos experimentos com esses recursos para avaliar a produtividade agrícola e monitorar o processo erosivo nas áreas de cultivo. Em Catanduva, interior paulista, foram instalados experimentos visando estimar a erosão hídrica em carreadores de cana-de-açúcar, utilizando VANT e imagens aéreas.

O grupo do IAC mantém intercâmbio com cientistas da Alemanha, Estados Unidos, Inglaterra e Espanha, que também têm interesse em informações sobre erosão em áreas plantadas. “Como quantificar erosão em tempo real, em área de cultivo, com equipamento de baixo custo?”. Essas e outras perguntas deverão respondidas ao longo de quatro anos de estudos, sendo que um deles será conduzido na Alemanha, no Instituto de Tecnologia de Dresden.

A pesquisa no IAC é direcionada para promover o avanço dessa tecnologia não somente em erosão de solo, mas também em outros aspectos da agricultura. “Já está em andamento um projeto para validar a estimativa de produção em citros e cana-de-açúcar, mas ainda é inicial”, diz Cândido.

Usos da fotogrametria

O estudo envolvendo a erosão hídrica em solo coberto é inédito. Porém, o mapeamento por imagens aéreas já é adotado na agricultura e em outros segmentos. Por exemplo, no Brasil, há produtores que já adotam o asa fixa para identificar falhas no plantio da cana-de-açúcar e para avaliar o vigor das plantas. “Eles usam, mas não existem dados científicos que validem as informações geradas pelos veículos”, diz o pesquisador, ao ressaltar que, no Brasil, a pesquisa do IAC trará os primeiros dados comprovados cientificamente.

“Vamos validar com precisão e estabelecer os critérios para fazer estimativas confiáveis, trazer um olhar científico para essa tecnologia já usada no mercado”, destaca Cândido, que desenvolveu a primeira tese no Brasil para monitorar e quantificar erosão hídrica a partir de imagens aéreas.

De acordo com o pesquisador, é possível quantificar o volume de biomassa em cana e estimar a relação de produtividade com biomassa. Com essa tecnologia, consegue-se estimar com rapidez a produção e o ponto de colheita. “Vai ser muito útil para escalonar o período de colheita em usinas”, afirma.

A geração de imagens aéreas para produzir mapeamentos também pode ser obtida por satélite. Porém, há mais benefícios no uso de drones e outros VANTs. Um dos ganhos está na elaboração de estruturas em 3D, recurso que possibilita calcular volumes, enquanto o satélite só produz em 2D. “Esse recurso permite estimar qual o volume de água é necessário para preencher um açude, por exemplo, ou o montante de cana-de-açúcar para ser colhido ou ainda qual o total de árvores ou a porcentagem de determinada espécie em uma área, no caso de um inventário florestal”, explica.

Outros benefícios estão na celeridade proporcionada pelos VANTs e a possibilidade de mapear a todo tempo, com periodicidade bem maior. “O satélite registra a imagem de tempo em tempo e se tiver uma nuvem naquele momento, perde-se o registro”, esclarece. A qualidade da resolução da imagem também é superior no uso de drone, porque este sobrevoa mais perto do solo. Além desses ganhos, os drones têm baixo custo, há equipamentos por R$ 2 mil.

Cooperação técnica com o Mali

O pesquisador Bernardo Cândido também participa de um projeto no Mali, país africano escolhido para receber o projeto piloto de cooperação técnica entre o Brasil e o Mali, que envolve a Universidade Federal de Lavras (UFLA) e o IAC, com financiamento pela Agência Brasileira de Cooperação (ABC), com recursos federais. O projeto tem como objetivo aumentar a produção de algodão naquele país, que é o maior produtor de algodão da África e um dos maiores do mundo, com 728 mil toneladas produzidas em 2018.

No Mali, os solos são ácidos, semelhantes aos de algumas regiões brasileiras, como Tocantins e Goiás. Porém, o país tem métodos de análise de solo baseados em protocolos franceses, país que apresenta biomas distintos da savana africana. Lá, ainda há o problema de infiltração de água no solo, em função da presença de camadas subsuperficiais de impedimento, provocando alagamentos e erosões em épocas de chuva.

Para desenvolver o projeto, foram selecionadas duas regiões: Bandiagara II e Siani, sendo esta menos carente que a primeira. “Mapeamos as duas regiões para orientar o melhor uso do solo, que é pedregoso, e vamos orientá-los a fazer açude para armazenar água da chuva”, diz o pesquisador.

A reserva hídrica atenderá ao manejo das lavouras e evitará o surgimento de poças, focos de doenças entre as crianças. “Pretende-se, com a tecnologia, reduzir a erosão do solo, que resulta em acúmulo de água durante o período de chuva e consequente transmissão de doenças às crianças, que circulam nas águas paradas”, explica o pesquisador do IAC, da Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA).

O solo de Bandiagara II se assemelha do Cerrado brasileiro. “Aqui conhecemos metodologias de análises de solos precisas para solos tropicais, esses conhecimentos levaremos para o Mali”, conta Cândido. No Mali, é quente e úmido, as temperaturas chegam a 45ºC, no sol, e 35ºC à noite, a seca é severa, exceto no período de chuvas, de junho a agosto.
Em Bandiagara II, onde o nível técnico é muito baixo e inferior ao de Siani, vivem cerca de 400 pessoas, sendo que a metade da população é composta por crianças. Segundo a equipe médica do projeto, praticamente todas elas têm anemia e a taxa de mortalidade é de 50% até os dois anos de idade.

“Nosso objetivo é aumentar a produtividade do algodão, que é a principal cultural local, e também tornar o solo mais produtivo, beneficiando outras culturas; isso poderá impactar a vida da comunidade, que sofre com a desnutrição”, diz Cândido.

Em outubro de 2019, o pesquisador do IAC esteve no Mali, onde fez mapeamento aéreo por 24 mil fotos. Essas imagens tridimensionais e em alta resolução fornecerão informações para gerar ferramentas úteis no projeto. O drone mapeou cerca de 711 hectares em Bandiagara II e 1600 hectares em Siani. “Mapeamos toda a área onde vive a população para analisarmos como está o uso da terra e apontar a aptidão do solo para cada cultura”, afirma.

Com base nesses dados, serão desenvolvidos protocolos para analisar os solos, semelhantes aos brasileiros. “Pretendemos enriquecer o solo para que isso reflita na nutrição da população”, ressalta. A população local também produz milho, milheto, mandioca, caju, batata e hortícolas.

Em março de 2020 deverá estar pronto o primeiro diagnóstico, que definirá as intervenções a serem feitas, como elaboração de mapas de curva de nível do solo, possível mudança de áreas de plantio e readequação de acordo com os procedimentos de uso da terra. “Pretendemos estabelecer áreas de captação de água e de viveiro de mudas, que poderão ser plantadas pela população”, afirma. Essa etapa deverá ser implementada em julho de 2020.

Antes disso, em fevereiro próximo, Cândido voltará ao Mali para ministrar um curso sobre mapeamento aéreo aos profissionais da Companhia Malinense de Desenvolvimento Têxtil (CMDT), que compra toda a produção de algodão do Mali. “Eles terão acesso a informações sobre solos, desde pedologia até fertilidade”, resume.


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