Neste artigo, abordámos os aspectos específicos da calibração radiométrica. Hoje, vamos partilhar algumas experiências e casos de utilização de um cliente específico que se relacionam diretamente com a importância da calibração radiométrica.

A aerialPLOT, uma empresa de serviços e análise de software centrada na investigação agrícola em pequenas parcelas, sediada em Troy, Ohio, utiliza dados multiespectrais calibrados para obter informações sobre as pequenas parcelas de investigação dos seus clientes que de outra forma não seriam possíveis.

“Estamos a utilizar o Sistema de Câmara Dupla da série MicaSense”, disse Jeremiah Roeth, Presidente e fundador da aerialPLOT, “é o sistema preferido porque os dados de saída aproveitam totalmente as ferramentas de software de alto rendimento que desenvolvemos em torno da investigação de pequenas parcelas aqui na aerialPLOT”.

Em particular, o aerialPLOT aproveitou dados multiespectrais calibrados através de capturas de drones ao longo da estação, resultando em fortes correlações com dados no solo, incluindo resultados de rendimento final.

“Se voasse apenas uma vez por estação, ou mesmo se voasse várias vezes por estação sem calibração radiométrica, estaria a perder o valor que pode ser derivado de uma curva de crescimento da cultura precisa para o ano – ela desbloqueia uma perspetiva de estação completa das parcelas de teste e dos seus diferentes tratamentos. Ver pequenos desvios nas parcelas entre os tratamentos é algo que os nossos clientes exigem e é aí que as nossas metodologias fornecem muito valor.”

Alguns dos novos produtos mais promissores e excitantes que estão a ser desenvolvidos na agricultura são os bioestimulantes e os biológicos, em que a atenuação do stress das culturas durante a estação é fundamental para realizar todo o potencial de rendimento. O desenvolvimento mais rápido e mais eficaz deste tipo de produtos pode ser feito com uma melhor compreensão do desempenho das parcelas de ensaio ao longo da estação. “A nossa plataforma, em conjunto com os dados da câmara da série MicaSense, permite verdadeiramente que os criadores de plantas e os agrónomos vejam a resposta de crescimento da cultura em tempo real. O desenvolvimento de produtos da próxima geração na agricultura necessita deste tipo de abordagem”, afirma Roeth. A aerialPLOT passou os últimos 6 anos a validar esta metodologia em centenas de ensaios realizados na Buckeye Ag Testing, uma quinta de investigação de primeira linha no Ohio, gerida pela família Roeth. Para além de uma base sólida na investigação agrícola, a aerialPLOT tira partido da análise baseada na nuvem, da aprendizagem automática e da automatização de processos através de uma estreita parceria com a empresa de engenharia de software RoviSys, sediada no Ohio.

O aerialPLOT efectuou várias experiências para analisar o impacto da calibração em imagens baseadas em parcelas utilizadas para medir o estado das culturas. De forma consistente, os dados calibrados radiometricamente estavam a produzir resultados mais rigorosos e precisos em comparação com os dados não calibrados.

Num estudo, a calibração radiométrica completa resultou numa alteração média de 19,6 % nos valores do índice vegetativo, demonstrando a importância de ter em conta a irradiância solar real durante o voo. Isto foi observado utilizando tanto as câmaras da série MicaSense como uma câmara multiespectral de terceiros. Além disso, ao analisar as métricas de parcelas derivadas de imagens para voos repetidos numa série temporal, a variabilidade experimental foi drasticamente reduzida com a calibração radiométrica em comparação com a que não foi calibrada (redução de 66,8 % na variância).

O exemplo abaixo mostra um teste de prova de conceito de dois tratamentos diferentes de nitrogénio em parcelas de teste de milho em 2020 conduzido por aerialPLOT. À esquerda, os dados RGB de uma série temporal do final da estação foram capturados tanto de um tratamento com azoto reduzido como de um tratamento com azoto normal. A olho nu, é muito difícil detetar uma diferença entre os tratamentos azotados ao longo da estação utilizando as imagens RGB. Por outro lado, os dados multiespectrais calibrados radiometricamente do RedEdge-MX mostram claramente uma maior persistência do verde no milho que recebeu a taxa total de azoto até ao final da estação.

Para além de analisar os resultados das imagens espaciais, a análise de imagens utilizando o software aerialPLOT demonstra as diferenças nos perfis de senescência da cultura em resposta a diferentes níveis de azoto. Os painéis superiores mostram os gráficos que representam os valores dos índices vegetativos comuns derivados do RedEdge-MX (NDVI e NDRE) e os painéis inferiores mostram os valores dos índices derivados do RGB (VARI e GLI). As linhas divergem quando é captada uma diferença entre o tratamento com azoto reduzido e o tratamento com azoto normal. Mais uma vez, os dados multiespectrais calibrados captam com precisão o impacto da deficiência de azoto, ao passo que o RGB não o faz.

Em última análise, o rendimento é a principal métrica para o resultado final de um agricultor. De forma impressionante, os métodos do aerialPLOT para extrair dados de curvas de crescimento calibradas reflectem com precisão o resultado final da produção em ensaios de investigação. Os resultados do estudo do azoto apresentados no painel abaixo demonstram que o NDRE e o NDVI têm uma elevada correlação com os dados de rendimento da ceifeira-debulhadora. “As principais métricas do nosso motor de análise da curva de crescimento acompanham consistentemente o rendimento. O que é ainda mais interessante é o facto de podermos separar os efeitos temporais na biologia da planta que contribuem para o resultado final, para que possamos começar a compreender melhor como as aplicações de produtos afectam o resultado final”, afirma Roeth.

No que diz respeito à investigação em fenotipagem de alto rendimento e ao melhoramento de plantas em geral, a deteção de diferenças subtis o mais cedo possível em híbridos e tratamentos constitui uma vantagem. As ferramentas de software analítico aerialPLOT em conjunto com as câmaras multiespectrais radiometricamente calibradas do EagleNXT captam esta vantagem.