Results of field experiment on nitrogen application 2019_Cover_OneSoil Blog

Como imagens de satélite são transformadas em NDVI

O que é uma imagem de NDVI? Qual a mágica por trás dela? E por que o NDVI do campo não é constantemente atualizado? Vamos revelar todos os segredos neste artigo.
Philip Kondratenko_OneSoil Agronomist
Anna Narkevich
Suporte técnico do OneSoil
Olá! Meu nome é Anna e eu atuo no suporte do OneSoil. Caso você tenha entrado em contato conosco pelo aplicativo ou pelas mídias sociais, é provável que já tenhamos conversado. Frequentemente, recebo perguntas sobre o NDVI, que é um índice de vegetação, e sobre o quão preciso ele é. Então, gostaria de contar a você como processamos terabytes de imagens de satélite e os transformamos em mapas de NDVI úteis, que disponibilizamos ao seu alcance. Também vou responder as duas perguntas que mais recebemos: "Por que o NDVI do meu campo não tem sido atualizado?" e "Por que os mapas no aplicativo OneSoil parecem estar desatualizados?"
Antes de mais nada, o que é NDVI? NDVI é a sigla para índice de vegetação por diferença normalizada (do inglês, normalized difference vegetation index), ou seja, é um indicador da saúde da planta. Ele é calculado por meio da comparação dos valores de absorção e reflexão de luz vermelha e infravermelha. Uma planta saudável absorve ativamente a luz vermelha e reflete a luz infravermelha próxima, enquanto ocorre exatamente o oposto em uma planta doente ou que está morrendo.

O índice de vegetação pode ser usado quando você quer fazer o monitoramento remoto e ver o que está acontecendo com suas culturas em determinado momento. Porém, esse prático mapa de NDVI que você vê nos aplicativos móvel e Web de OneSoil, na verdade, é resultado de uma jornada bastante complicada de um satélite. Resumidamente, a luz do sol chega até as plantas, com alguns comprimentos de onda sendo absorvidos e outros refletidos, e os sensores do satélite capturam todos esses dados. Nos itens a seguir, você verá como o processo funciona.

Etapa 1:
Leitura global feita por satélites

Tudo começa com os satélites espaciais. A plataforma OneSoil usa apenas as imagens dos satélites Sentinel-2 do programa Copernicus. O Copernicus é um programa da Comissão Europeia que faz o monitoramento e a observação da Terra por meio de satélites. A resolução de 10 metros e a alta frequência de atualização de imagens dos Sentinel-2 (ocorrem a cada 3 a 5 dias) os tornam uns dos melhores satélites para a realização do monitoramento agrícola.

Os satélites levam 10 dias para dar 143 voltas na Terra, tirando fotografias da superfície dela. Essas fotografias são enviadas de modo contínuo aos centros de processamento e arquivamento terrestres, nos quais as imagens são processadas e cortadas em quadrados menores antes de serem armazenadas na nuvem do Copernicus. Elas são disponibilizadas on-line entre 2 e 12 horas após a leitura.
1 — Órbita dos satélites Sentinel; 2 — Quadrantes do Sentinel-2
É aqui que nós entramos.

Etapa 2:
Processamento e limpeza das imagens de satélite

Nosso principal objetivo é fornecer a você o NDVI mais preciso, o mais rápido possível. Nós recebemos cerca de 300 GB de dados brutos diariamente. Isso corresponde a 200 a 300 imagens de satélite, com cada uma representando uma área de 100 km². Para trabalhar com dados tão grandes, nós automaticamente comprimimos e processamos aquilo que recebemos.

O processamento de imagens é uma etapa fundamental porque, frequentemente, as imagens de satélite ficam cobertas por artefatos indesejáveis, como nuvens e neve. Uma vez que apenas imagens limpas mostram o estado da vegetação, nós desenvolvemos nossos próprios algoritmos para detectar e remover a neve, as nuvens e as sombras geradas por elas. E pronto! Essa é a resposta para a pergunta: "Por que o NDVI do meu campo não tem sido atualizado?" Se o tempo estiver ruim e o céu estiver muito encoberto, as imagens ficam "sujas" demais e não geram dados suficientes para o cálculo do NDVI.
Imagem de satélite antes (3) e depois da detecção de nuvens (4)
Depois de limpas as imagens de satélite, nós as usamos para fazer os cálculos. Para determinar a densidade de NDVI em um determinado ponto da imagem, usamos a seguinte fórmula:

NIR – reflexo no espectro infravermelho próximo
RED – reflexo na faixa vermelha do espectro
Em seguida, decodificamos os valores calculados e os conectamos às cores definidas das faixas de NDVI predefinidas.

Etapa 3:
Exibição da vegetação nos aplicativos OneSoil

Depois dessas etapas, o mapa de NDVI é exibido nos nossos aplicativos. Essa é a parte divertida! Saber o NDVI do seu campo facilita sua rotina de inspeção. Você pode ignorar as partes do campo que estão se desenvolvendo bem e ir diretamente para as áreas com problemas. O índice de vegetação não é capaz de informar exatamente o que está afetando suas culturas, mas dá algumas dicas sobre o estado atual do campo. Há vários cenários em que o NDVI pode ser usado para a análise de campo: no início, no meio e no final do período de crescimento. Leia este artigo para obter mais informações.

Agora que você sabe como nós obtemos as imagens de NDVI, eu gostaria de falar sobre outra ótima pergunta que recebemos bastante: "Por que os mapas no aplicativo OneSoil parecem estar desatualizados?" Para responder a isso, vamos imaginar um bolo de duas camadas. Ao abrir os aplicativos OneSoil, a primeira coisa que você vê é um layout do Google Maps (no aplicativo Web) ou do Mapbox (no aplicativo móvel). Essa é a primeira camada. Em cima disso, nós mostramos o mapa de NDVI. Por que isso é importante? Nós só trabalhamos na precisão da imagem do NDVI. Caso o Google Maps ou o Mapbox apresentem um mapa territorial desatualizado (por exemplo, construções antigas, estradas erradas, etc.), não conseguimos fazer nada a respeito. Porém, isso não afetará a precisão do NDVI ou quaisquer outros cálculos no aplicativo.
Imagem de satélite (5) e o NDVI calculado na plataforma OneSoil (6)

Resumo

Vamos recapitular. Há duas coisas de que você deve se lembrar.

Primeiro, o NDVI é um cálculo matemático, não uma imagem real de satélite. Ele é calculado com base em imagens de satélite atualizadas regularmente e é exibido no aplicativo móvel e no aplicativo Web de OneSoil como uma camada separada.

Segundo, o NDVI não é atualizado uma vez por segundo, por hora, nem mesmo por dia. Geralmente, as imagens de satélite do mesmo local são obtidas a cada 3 a 5 dias. Caso o tempo esteja muito nublado nesses dias, as atualizações do NDVI podem demorar ainda mais.
Aqui vai uma dica preciosa para você poupar tempo
Ative as notificações nas configurações do aplicativo móvel OneSoil Scouting. Nós enviaremos uma notificação por push assim que houver uma nova imagem do NDVI.
Espero que isso ajude! Caso tenha qualquer outra dúvida ou sugestões para artigos, fique à vontade para me enviar uma mensagem.
Ilustração
Ilustração
Gostas deste post?
Artigos relacionados (em inglês)
Comentario