Orbital spectral variables, growth analysis and sugarcane yield Variáveis espectrais orbitais, indicadoras de desenvolvimento e produtividade da cana-de-açúcar
Temporal analysis of crop development in commercial fields requires tools for large area monitoring, such as remote sensing. This paper describes the temporal evolution of sugar cane biophysical parameters such as total biomass (BMT), yield (TSS), leaf area index (LAI), and number of plants per line...
| Main Authors: | , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Universidade de São Paulo
2009-08-01
|
| Series: | Scientia Agricola |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-90162009000400004 |
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|---|---|
| author | Maurício dos Santos Simões Jansle Vieira Rocha Rubens Augusto Camargo Lamparelli |
| author_facet | Maurício dos Santos Simões Jansle Vieira Rocha Rubens Augusto Camargo Lamparelli |
| author_sort | Maurício dos Santos Simões |
| collection | DOAJ |
| description | Temporal analysis of crop development in commercial fields requires tools for large area monitoring, such as remote sensing. This paper describes the temporal evolution of sugar cane biophysical parameters such as total biomass (BMT), yield (TSS), leaf area index (LAI), and number of plants per linear meter (NPM) correlated to Landsat data. During the 2000 and 2001 cropping seasons, a commercial sugarcane field in Araras, São Paulo state, Brazil, planted with the SP80-1842 sugarcane variety in the 4th and 5th cuts, was monitored using nine Landsat images. Spectral data were correlated with agronomic data, obtained simultaneously to the imagery acquisition. Two methodologies were used to collect spectral data from the images: four pixels (2 × 2) window and average of total pixels in the field. Linear and multiple regression analysis was used to study the spectral behavior of the plants and to correlate with agronomic variables (days after harvest-DAC, LAI, NPM, BMT and TSS). No difference was observed between the methodologies to collect spectral data. The best models to describe the spectral crop development in relation to DAC were the quadratic and cubic models. Ratio vegetation index and normalized difference vegetation index demonstrated correlation with DAC, band 3 (B3) was correlated with LAI, and NDVI was well correlated with TSS and BMT. The best fit curves to estimate TSS and BMT presented r² between 0.68 and 0.97, suggesting good potential in using orbital spectral data to monitor sugarcane fields.<br>Dados de satélites são tradicionalmente utilizados em monitoramento de culturas. O presente trabalho busca contribuir no entendimento da evolução temporal de indicadores de crescimento da cana-de-açúcar como a biomassa total (BMT), produtividade (TSS), índice de área foliar (LAI) e número de plantas por metro (NPM) por meio de dados orbitais dos satélites Landsat 5 e 7, e verificar o seu potencial para o monitoramento desta. Durante as safras 2000 e 2001, uma área comercial em Araras, SP, cultivada com a variedade SP80-1842 no 4º e 5º cortes, foi acompanhada por imagens, buscando-se correlacionar dados espectrais com dados agronômicos. Os dados espectrais foram coletados de duas formas: uma com janelas de quatro pixels e outra com dados médios do talhão (DMt). Regressão linear e múltipla foram usadas para a análise temporal das bandas 3 e 4 e de índices de vegetação. As correlações e ajuste de modelos entre os dados espectrais orbitais e as variáveis agronômicas não apresentaram diferenças estatísticas. Os modelos quadráticos e cúbicos melhor descreveram o desenvolvimento temporal das variáveis espectrais, em função dos dias após o corte e apresentaram significância com os índices de vegetação da razão e por diferença normalizada (NDVI). As correlações entre os dados espectrais médios do talhão e as variáveis agronômicas foram significativas para banda3 e LAI, e entre NDVI e TSS/BMT. Os dados médios do talhão (DMt), para primeira safra (1ªS), para a segunda safra (2ªS) e ambas juntas geraram regressões múltiplas, com coeficientes determinação (r²) variando de 0,68 a 0,97 para a TSS e a BMT, mostrando que os dados espectrais orbitais estudados podem ser empregados no monitoramento da cultura da cana-de-açúcar. |
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| institution | Directory Open Access Journal |
| issn | 0103-9016 1678-992X |
| language | English |
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| publishDate | 2009-08-01 |
| publisher | Universidade de São Paulo |
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| spelling | doaj.art-5bfea596ee20473bbcbe857c3caa3e8f2022-12-22T03:54:42ZengUniversidade de São PauloScientia Agricola0103-90161678-992X2009-08-0166445146110.1590/S0103-90162009000400004Orbital spectral variables, growth analysis and sugarcane yield Variáveis espectrais orbitais, indicadoras de desenvolvimento e produtividade da cana-de-açúcarMaurício dos Santos SimõesJansle Vieira RochaRubens Augusto Camargo LamparelliTemporal analysis of crop development in commercial fields requires tools for large area monitoring, such as remote sensing. This paper describes the temporal evolution of sugar cane biophysical parameters such as total biomass (BMT), yield (TSS), leaf area index (LAI), and number of plants per linear meter (NPM) correlated to Landsat data. During the 2000 and 2001 cropping seasons, a commercial sugarcane field in Araras, São Paulo state, Brazil, planted with the SP80-1842 sugarcane variety in the 4th and 5th cuts, was monitored using nine Landsat images. Spectral data were correlated with agronomic data, obtained simultaneously to the imagery acquisition. Two methodologies were used to collect spectral data from the images: four pixels (2 × 2) window and average of total pixels in the field. Linear and multiple regression analysis was used to study the spectral behavior of the plants and to correlate with agronomic variables (days after harvest-DAC, LAI, NPM, BMT and TSS). No difference was observed between the methodologies to collect spectral data. The best models to describe the spectral crop development in relation to DAC were the quadratic and cubic models. Ratio vegetation index and normalized difference vegetation index demonstrated correlation with DAC, band 3 (B3) was correlated with LAI, and NDVI was well correlated with TSS and BMT. The best fit curves to estimate TSS and BMT presented r² between 0.68 and 0.97, suggesting good potential in using orbital spectral data to monitor sugarcane fields.<br>Dados de satélites são tradicionalmente utilizados em monitoramento de culturas. O presente trabalho busca contribuir no entendimento da evolução temporal de indicadores de crescimento da cana-de-açúcar como a biomassa total (BMT), produtividade (TSS), índice de área foliar (LAI) e número de plantas por metro (NPM) por meio de dados orbitais dos satélites Landsat 5 e 7, e verificar o seu potencial para o monitoramento desta. Durante as safras 2000 e 2001, uma área comercial em Araras, SP, cultivada com a variedade SP80-1842 no 4º e 5º cortes, foi acompanhada por imagens, buscando-se correlacionar dados espectrais com dados agronômicos. Os dados espectrais foram coletados de duas formas: uma com janelas de quatro pixels e outra com dados médios do talhão (DMt). Regressão linear e múltipla foram usadas para a análise temporal das bandas 3 e 4 e de índices de vegetação. As correlações e ajuste de modelos entre os dados espectrais orbitais e as variáveis agronômicas não apresentaram diferenças estatísticas. Os modelos quadráticos e cúbicos melhor descreveram o desenvolvimento temporal das variáveis espectrais, em função dos dias após o corte e apresentaram significância com os índices de vegetação da razão e por diferença normalizada (NDVI). As correlações entre os dados espectrais médios do talhão e as variáveis agronômicas foram significativas para banda3 e LAI, e entre NDVI e TSS/BMT. Os dados médios do talhão (DMt), para primeira safra (1ªS), para a segunda safra (2ªS) e ambas juntas geraram regressões múltiplas, com coeficientes determinação (r²) variando de 0,68 a 0,97 para a TSS e a BMT, mostrando que os dados espectrais orbitais estudados podem ser empregados no monitoramento da cultura da cana-de-açúcar.http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-90162009000400004biomassaíndice de área foliarevolução temporal da culturabiomassleaf area indexcrop development analysisspectral behavior |
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