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Medindo o impacto da mudança climática na agricultura

Escotismo, mapeamento ou coleta de dados - os drones são uma ferramenta vital para avaliar e mitigar os efeitos da mudança climática

A mudança climática já está afetando nosso mundo, e as áreas remotas e inacessíveis são algumas das que correm maior risco. Quando equipes intervêm para avaliar os danos à agricultura causados pela mudança climática, os zangões são uma ferramenta essencial.

Impacto do furacão Maria na agricultura

Quarta-feira, 20 de setembro de 2017, o furacão Maria fez um aterro sanitário. A tempestade atravessou a ilha de Porto Rico como um furacão de Categoria 4, causando grandes danos à infra-estrutura, agricultura e ecossistemas naturais, assim como a perda de muitas vidas. O Departamento de Agricultura estima que Maria levou 80% das colheitas de Porto Rico, causando um prejuízo projetado de US$ 780 milhões na agricultura. Entre as colheitas atingidas, o café foi a que mais sofreu.

As ilhas do Caribe são altamente vulneráveis aos furacões e os modelos recentes dos efeitos da mudança climática prevêem aumentos substanciais na intensidade e na freqüência dos ciclones tropicais mais intensos do Atlântico¹.



Danos causados pelo furacão Maria em Porto Rico, fonte de fotos: Erica Reyes, SCA
Danos causados pelo furacão Maria em Porto Rico, fonte de fotos: Erica Reyes, SCA

A agricultura, em particular, é altamente impactada pelos furacões nesta região e é de importância crítica para o planejamento futuro monitorar precisamente como a agricultura e os ecossistemas se recuperam dos furacões e de outros eventos meteorológicos. O café, como uma das culturas mais importantes em Porto Rico e como cultura perene, tem sido ideal para o estudo da resistência e resiliência dos agroecossistemas aos distúrbios causados pelos furacões.

A principal questão abordada no estudo foi se o estilo de produção faz diferença com relação aos danos causados pelos furacões e como esses danos afetam a produção, a biomassa e a biodiversidade, assim como sua recuperação.

Detalhes do projeto

O Embry-Riddle Gaetz Aerospace Institute juntamente com a Universidade de Michigan têm trabalhado em um projeto conjunto para avaliar a resistência de um agroecossistema a danos catastróficos. O projeto visava mapear três fazendas de café por dia nas áreas impactadas, durante seis dias em julho de 2018.

LocalizaçãoPorto Rico
Fornecedor de serviços de UAVEmbry-Riddle Gaetz Instituto Aeroespacial e Universidade de Michigan
Tempo no local6 dias (22 a 27 de julho de 2018)
Imagens18.000
HardwaresenseFly eBee e DJI Inspire 1
SoftwarePix4D
Tempo de processamento1-2 horas
SaídasOrthomosaic, mapas de índice de vegetação, modelos digitais de superfície, anotações
Captura de dados com o senseFly eBee
Captura de dados com o senseFly eBee

Para testar o método de avaliação rápida com a tecnologia existente da prateleira, cada fazenda foi mapeada com a câmera Parrot Sequoia conectada à senseFly eBee ou DJI Inspire 1 com uma montagem caseira. Além disso, a equipe tentou mapear as fazendas com a câmera de 4k no Inspire 1 ou usando o SODA com o eBee, resultando em pelo menos dois conjuntos de dados por fazenda. Eles cobriam 14 fazendas: a maior sendo um pouco menos de 100 acres e a menor tinha cerca de 10 acres.

Superando os desafios do projeto com drones

Enquanto todas as fazendas do estudo foram mapeadas com sucesso, a equipe enfrentou alguns desafios ao longo do caminho. Entre eles:

  • Terreno: todas as fazendas de café que a equipe de Gaez/Michigan mapeou estavam localizadas no lado das montanhas. Em situações como estas, a equipe viu a real utilidade dos drones no acesso a áreas remotas.
  • Elevação do terreno: o terreno mudou rapidamente de altitude e foi coberto por árvores que saíam do meio da fazenda. Isto tornou extremamente difícil mapear sem ter a ajuda do zangão de cima.
  • Clima: tempestades aleatórias imprevisíveis e ventos que mudam sem parar vindos dos vales e cumes das montanhas.
  • Acesso às fazendas: a maioria das fazendas que foram afetadas pelo furacão estavam em áreas inacessíveis. Entretanto, mesmo as fazendas que estavam acessíveis um mês após o furacão, eram difíceis de trabalhar devido à angústia dos fazendeiros locais.

Avaliando a saúde da fazenda com o software Pix4D

Quando a equipe voltou à universidade, eles carregaram todas as imagens para o software Pix4D e iniciaram o processo de análise. As imagens multiespectral coletadas foram usadas para produzir mapas de reflexão de alta resolução e índice de vegetação.


Pix4D mapa de reflexão
Pix4D mapa de reflexão

O processamento das imagens brutas para criar um modelo de superfície digital (DSM) e orto-mosaicos permitiu à equipe, quando acoplado aos dados coletados no solo, estimar a cobertura da copa, índice de área foliar (LAI), biomassa acima do solo, NDVI, e classificações de cobertura do solo.


Mapa Pix4D NDVI
Mapa Pix4D NDVI

Além disso, eles poderiam compartilhar os mapas com outros membros da equipe em diferentes locais, bem como sinalizar as áreas nos mapas com anotações que precisavam de mais inspeções no local quando a equipe retornasse ao local nos anos seguintes.


As anotações Pix4D apresentam
As anotações Pix4D apresentam

Outra das características favoritas da equipe Pix4D é a linha do tempo. Como a pesquisa continuará, a equipe voltará a trabalhar nas fazendas de Porto Rico no final do próximo ano. Será importante ter uma comparação lado a lado da mesma fazenda em momentos diferentes no tempo. No momento, a equipe está procurando nos mapas para encontrar tendências.

A importância dos zangões na avaliação de danos

Devido aos severos e grandes danos ao transporte e à infra-estrutura, o acesso às fazendas tem sido extremamente difícil. A maioria das fazendas está localizada na região montanhosa central, a área mais afetada pelo furacão. Algumas fazendas têm sido tão severamente danificadas que tem sido difícil estabelecer parcelas e experimentá-las. Com a ajuda de drones e imagens de drones foi e será possível amostrar essas fazendas de uma maneira mais eficiente e fácil.

O projeto continua

O mapeamento das fazendas neste caso de uso é apenas parte de um projeto maior planejado para os próximos dois anos. O objetivo geral é selecionar 30 das mais de 70 fazendas, realizar a amostragem ao longo de toda a gama desde alta sombra/biodiversidade até a baixa sombra/biodiversidade. A equipe voará quatro vezes em cada uma das 30 fazendas selecionadas durante o período de dois anos (oito meses após o furacão e a cada seis meses depois).

O valor do software Pix4D para este projeto está nos resultados precisos do processamento e análise de dados como NDVI e DSM. Ferramentas adicionais como anotações e cronograma se tornam um tremendo trunfo quando se comparam as mesmas fazendas em tempos diferentes ao longo de dois anos, o projeto terá lugar.

Descubra o PIX4Dfields
Análise de culturas aéreas para agricultura digital

Agradecimentos especiais

Agradecimentos especiais a Embry-Riddle Gaetz Aerospace Institute por compartilhar conosco sua história e seu fluxo de trabalho.

Referências

¹ Knutson et al. 2010

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