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Projetos de pesquisa e Extensão (concluídos e em andamento)

Combination of UAV, PlanetScope, Landsat, and Sentinel-2 images to precision silviculture and agriculture in a subtropical region

The large availability of remote sensing data has brought new challenges for the academic community. Sub-metric spatial resolution images acquired by unmanned aerial vehicles (UAVs) are being commercialized and used for precision agriculture and forestry, often without the respective care. In parallel, orbital sensors with high spatial resolution and daily coverage (eg. PlanetScope) allow adequate monitoring of plantations with local, regional, or national coverage. Medium and coarse spatial resolution sensor systems like those in the Landsat and Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) series have been supplemented with multispectral data from Sentinel-2 satellites. Therefore, the integration of these multiple products is a major challenge. In this sense, the project aims to combine UAV, PlanetScope, Landsat, and Sentinal-2 images for precision forestry and agriculture in the subtropical region of Brazil. The study will be conducted in areas located in the municipalities of Frederico Westphalen, Derrubadas and Boa vista das Missões in RS state, and Riqueza and Caçador in SC state. UAV data acquired in 2016 with Phanton-4 (RGB) and Matrice 100 (X3-RGB and Sequoia Parrot Multispectral) will be used. As for the PlanetScope orbital data, the entire series available since 2016 for the study areas will be adopted. To increase the temporal coverage of high spatial resolution images, RapidEye data should be integrated into the database. Considering the medium spatial resolution, data from the Landsat series and the Sentinel-2 satellites will be used. Finally, in macro-scale approaches, MODIS sensor data will be used and evaluated. Fieldwork was and will be conducted to gather information on green biomass, productivity, and soil in agricultural areas. For forestry applications, field inspections were and will be conducted for tree height measurements, inventories, and UAV data acquisition. To extract structural and phenological parameters of forest areas, the combination of dense point cloud (UAV), orthostatic and PlanetScope data will be used. For the definition of management zones in agricultural and forest areas based on data modeled employing images, grouping algorithms, traditional regression and classification methods, and others supported by machine learning and artificial intelligence (Caret – R) will be applied. Data integration will include three phases: pre-processing and data calibration; spatialization of products (geostatistics and images); and the integration of multiple scales for the generation of typical products for precision agriculture (biomass, greenness, nitrogen) and silviculture (tree height, planting failures, growth rate). The integration of multiple images represents the stuck neck technology to be overcome. As expected results, we highlight the improvement of the space products used in the estimates of biophysical/biochemical parameters of plants and canopies, as well as their background. The present project will be an opportunity to advance, in academic and practical terms, in precision agriculture and forestry supported by remote sensing and to bring new products to end-users.

Combinação de imagens de VANT, PlanetScope, Landsat e Sentinal-2 para a silvicultura e agricultura de precisão em uma região subtropical

A grande disponibilidade de dados de sensoriamento remoto tem levado a novos desafios da comunidade acadêmica. Imagens de resolução espacial sub-métrica geradas pelos veículos aéreos não tripulados (VANTs) estão sendo comercializadas e utilizadas nas áreas de agricultura e silvicultura de precisão, muitas vezes sem os respectivos cuidados. Em paralelo, sensores orbitais de alta resolução espacial e repetitividade diária (ex. PlanetScope) permitem o acompanhamento adequado de plantações com abrangência local, regional ou nacional. Sistemas sensores de resolução espacial média e grosseiras como os das séries Landsat, e Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) têm sido complementados com dados multiespectrais dos satélites Sentinel-2. Assim, a integração desses múltiplos produtos é um grande desafio. Nesse sentido, o projeto visa o combinar imagens de VANT, PlanetScope, Landsat e Sentinal-2 para a silvicultura e agricultura de precisão na região subtropical do Brasil. Assim, o estudo será conduzido em áreas localizados nos municípios de Frederico Westphalen, Derrubadas e Boa vista das Missões no RS, e Riqueza e Caçador em SC. Serão utilizados dados de VANT que estão sendo adquiridos com Phanton-4 (RGB) e Matrice 100 (X3-RGB e Sequoia Parrot Multiespectral) desde 2016. Quanto aos dados orbitais PlanetScope, será utilizada toda a série disponível desde 2016 para as áreas de estudo. Para aumentar a cobertura temporal de imagens de alta resolução espacial, os dados RapidEye serão utilizados. Em termos de média resolução espacial, dados da série Landsat e dos satélites Sentinel-2 serão utilizados. Por fim, em abordagens de macro escala serão utilizados e avaliados dados do sensor MODIS. Trabalhos de campo foram e serão conduzidos para levantar informações de biomassa verde, produtividade e solo em áreas agrícolas. Para as aplicações florestais, foram e serão conduzidas inspeções de campo para medidas de altura de arvores, inventários e aquisição de dados de VANT. Para extrair parâmetros estruturais e fenológicos, será utilizada a combinação de nuvem densa de pontos (VANT), ortomosaico e dados PlanetScope. Para a definição de zonas de manejo em áreas agrícolas e florestais a partir de dados modelados por meio de imagens, serão utilizados algoritmos de agrupamento, métodos de regressão e classificação tradicionais e outros amparados no aprendizado de máquina e inteligência artificial (Caret – R). A integração dos dados incluirá três fases: pré-processamento e calibração dos dados; espacialização dos produtos (geoestatística e imagens); e integração de múltiplas escalas para geração de produtos típicos da agricultura (biomassa, verdor, nitrogênio) e silvicultura (altura, falhas de plantio, taxa de crescimento) de precisão. A integração de múltiplas imagens representa o gargalo a ser superado pelo estudo. Como resultados esperados destaca-se aprimorar os produtos espaciais usados nas estimativas de parâmetros biofísicos/bioquímicos das plantas e dosséis, bem como do substrato. O presente projeto será uma oportunidade para se avançar, em termos acadêmicos e práticos, na agricultura e silvicultura de precisão amparada pelo sensoriamento remoto e levar novos produtos aos usuários finais.

Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa , Financiamento CNPQ.
Integrantes: Fábio Marcelo Breunig – Coordenador / fase inicial

CONESAT – Monitoring the CONESUL using remote sensing data
 

The accurate monitoring of large regions is an important asset of remote sensing data and techniques. Because of its multidisciplinary approach, remote sensing is essential to assess the dynamics of the biosphere, atmosphere, hydrosphere, lithosphere, and anthroposphere. The integration of these five spheres through remote sensing is a natural process, considering that the instantaneous overlap of the spheres is registered by the imagery at a per-pixel coverage, in space and time. Such data were acquired at high, medium, and coarse spatial resolution and under a great range of spectral resolution specifications. High and medium spatial multispectral data are adequate to conduct local and regional studies, while the coarse spatial resolution was widely used for global-scale studies. Integration of remote sensing, meteorology, and field archives is absolutely necessary to face unprecedented environmental challenges worldwide. Global programs have attempted to provide basic scenarios to anywhere. However, some of these results are poorly explored and validated. The CONESUL (also named Southern Cone) refers to the austral zones of South America and is represented by the territories that fall at the South of the Tropic of Capricorn (Argentina, South of Brazil, Chile, Paraguay and Uruguay). Despite coverage of over four million km², the region has a lag regarding a holistic approach that will provide a unique understanding of the region dynamic and constraints. Because to its large latitudinal and altitudinal variation, the region presents a high geological, climatic, and environmental variability, which is a challenge for an integrated approach. By combining remote sensing techniques and data to study the five spheres of CONESUL region, we hope to address part of the gap of studies covering the area and so, advance in the understanding of the spatial and temporal dynamics of the many ecosystems and urban areas that comprise the region. The results will focus on natural vegetation, agricultural areas, inland water systems, urban areas, atmosphere, and the synergetic evaluation of all components through its identification, monitoring, and modeling. The CONESAT objective is to make use of the remote sensing data to understand the dynamics of CONESUL region at multiple scales. For that, local and regional studies will be carried out addressing primarily the following topics: environment; agriculture; inland and coastal water; forest and biomes; urban areas, and atmosphere. The scientific goal of this project is to obtain a better understanding of the CONESUL region using a multidisciplinary approach. The research findings will support the environmental management and decision-makers at a local, regional, and national scale. The project will help to train and teach students in the main steps of the scientific methodology using integrated and collaborative initiatives to process, analyze, and disseminate the knowledge derived from the CONESAT project. As several areas worldwide, the CONESUL region can be subjected to new scenarios of extreme events in the future. In the region, changes in terrestrial ecosystems due to droughts and floods have affected the quality of the waters for human consumption and food production. Mismanagement of agricultural areas leads to a proliferation of invasive species and loss of the biome’s biodiversity. In addition, reservoirs, lakes, and humid areas play an important role in greenhouse gases concurrently to the land ecosystems emissions. Facing such a reality, the CONESAT project represents a great challenge.
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (7) / Mestrado acadêmico: (2) / Doutorado: (2) .

Integrantes: Fábio Marcelo Breunig – Coordenador / Vandoir Bourscheidt – Integrante / Gabriel Pereira – Integrante / Franciele da Silva Cardoso – Integrante / Daniele Arndt Erthal – Integrante / Malva Andrea Mancuso – Integrante / GAIDA, WILLIAM – Integrante / Tatiana Mora Kuplich – Integrante / Geovane Sestari – Integrante / Renato Souza Santos – Integrante / Janaine Jachi – Integrante / Henrique Scalco – Integrante / Eduardo Rieder – Integrante / Schayana Pavelski – Integrante / ADIR VOLNEI KLAUCK SCHEEREN – Integrante / ELEANDRO OTERO LOURENCO – Integrante / DIANDRA PINTO DELLA FLORA – Integrante.

WORKGEO
 

Descrição: Os eventos-cursos terão o objetivo congregar empresas, universidades, estudantes e profissionais da área de geotecnologias que necessitam de continua capacitação e atualização. Assim, o objetivo do WorkGEO é apresentar os avanços científicos às empresas, identificar as maiores dificuldades enfrentadas pelas empresas da área e instituir um calendário de cursos com temas distintos. O evento-curso permitirá uma integração da universidade (estudantes), institutos de pesquisa e empresas, levando a um novo patamar os produtos e soluções geoespaciais aplicadas às ciências agrárias e geociências..
Situação: Em andamento; Natureza: Extensão.
Alunos envolvidos: Graduação: (5) .

Integrantes: Fábio Marcelo Breunig – Coordenador / FELIPE AUGUSTO REICHERT – Integrante / Geovane Sestari – Integrante / Renato Souza Santos – Integrante / Janaine Jachi – Integrante / Henrique Scalco – Integrante / Eduardo Rieder – Integrante / ADIR VOLNEI KLAUCK SCHEEREN – Integrante.

WorkGEO 2014-2016: Workshop de Geotecnologias Aplicadas 2014-2016
 

Descrição: O mercado de geotecnologias esta em franca expansão no Brasil. A carência por levantamentos topográficos, temáticos, modelagens, sensores e produtos é aprofundada pela falta de profissionais qualificados e núcleos de formação acadêmica. Deve-se mencionar o surgimento de novos campos de atuação (CAR e licenciamentos) suscitam uma continua necessidade por profissionais e a ampla capacitação das empresas e instituições de ensino e pesquisa. O WorkGEO 2014-2016 – Workshop de Geotecnologias Aplicadas representa uma estrutura de eventos de integração entre empresas de geotecnologias, fornecedores de soluções, comunidade científica e estudantes de graduação e pós-graduação. A proposta de cursos voltada para as ciências que fazem uso de informações espaciais vem da preocupação do isolamento das unidades de ensino descentralizadas e principalmente dos profissionais residentes na região, os quais não possuem contato com inovações tecnológicas para o atendimento das exigências do mercado. Essa atualização constante é fundamental para o aperfeiçoamento das empresas, tanto das ferramentas e das técnicas de trabalho quanto das tecnologias de planejamento, estratégia e gestão, uma vez que a reciclagem permanente possibilita à longa permanência das empresas no mercado e a contratação dos melhores profissionais. Além disso, o atual nível de desenvolvimento do mercado de trabalho exige o contínuo investimento no autodesenvolvimento dos profissionais, acirrado pelo processo competitivo global, e que os cursos de capacitação representam um diferencial entre o sucesso e a manutenção de empregos e cargos. O projeto visa aprofundar conhecimentos em áreas pouco exploradas, ou exploradas com enfoques distintos, por meio de profissionais renomados para atender um seleto grupo acadêmico e profissional, principalmente os egressos do CESNORS/FW. Os cursos/eventos pretendem atualizar o conhecimento técnico-científico dos profissionais de diferentes áreas de conhecimento, como Biologia, Agronomia, Engenharia Florestal, Engenharia Ambiental e Geografia buscando se adequar às necessidades específicas dos profissionais, graduados ou não, e dos estudantes que buscam aprofundar seus conhecimentos em determinadas áreas. Os eventos-cursos terão o objetivo congregar estudantes, empresas, universidades e profissionais da área de geotecnologias que necessitam de continua capacitação e atualização. Assim, o objetivo do WorkGEO 2014-2016 é apresentar os avanços científicos às empresas, identificar as maiores dificuldades enfrentadas pelas empresas da área e instituir um calendário de cursos com temas distintos. O evento-curso permitirá uma integração da universidade (estudantes), institutos de pesquisa e empresas, levando a um novo patamar os produtos e soluções geoespaciais aplicadas às ciências agrárias e geociências..
Situação: Concluído; Natureza: Extensão.
Alunos envolvidos: Graduação: (1) / Mestrado acadêmico: (0) .

Integrantes: Fábio Marcelo Breunig – Coordenador / Fabiano de Oliveira Fortes – Integrante / FELIPE AUGUSTO REICHERT – Integrante / BALBINOT, RAFAELO – Integrante.

DISCRIMINÇÃO DE ESPÉCIES NATIVAS E CARACTERIZAÇÃO DO DOSSEL DE FLORESTAS SUBTROPICAIS COM IMAGENS DE ALTA RESOLUÇÃO ESPACIAL
 

Descrição: Estudos com espécies nativas baseados em imagens orbitais carecem de pesquisas, apesar de sua gama de aplicações. Este projeto visa avaliar a resposta espectral de um fragmento de floresta subtropical nativo, utilizando imagens multiespectrais de alta resolução espacial do Worldview-2, para a identificação de espécies nativas, estimar a concentração pigmentos (clorofila) e parâmetros estruturais do dossel (Índice de Área Foliar – IAF), considerando a região espectral do visível e infravermelho próximo. De forma complementar, serão utilizadas simulações com modelos de transferência radiativa. O estudo combinará de forma inédita dados de alta resolução espacial do Worldview-2, medidas de clorofila e IAF em campo, inventário florestal, identificação botânica e dados auxiliares (medidas de precipitação, imagens Landsat e fotografias de pequeno porte). A área de estudo selecionada está localizada no norte do RS, dentro do campus da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) no município de Frederico Westphalen, totalizando aproximadamente 80 ha de florestal subtropical nativa. O projeto esta baseado na utilização de produtos do satélite Worldview-2, com uma banda pancromática (0,5 m de resolução espacial) e oito multiespectrais (2 m). Os dados de satélite serão transformados em reflectância de superfície, corrigidos dos efeitos aftmoféricos. As atividades de campo serão conduzidas para identificação botânica das espécies dominantes, obtenção de medidas de clorofila e IAF. As medidas de clorofila serão feitas utilizando um clorofilometro portátil e validadas com medidas em laboratório. As estimativas de IAF serão geradas a partir da aquisição de fotografias hemisféricas no campo, em parcelas pr-e-estabelecidas. Para a identificação de espécies serão utilizados os espectros de reflectância do Worldview-2 e aplicadas técnicas como a análise discriminante, mapeador do ângulo espectral (SAM) e support vector machine (SVM). A identificação de campo será utilizada como base para a extração dos espectros de referência. Os resultados da identificação das espécies serão analisados de acordo com sua distribuição espacial. A validação será feita com visitas a campo para aferir a eficácia do métodos de classificação. Outro passo será a avaliação das relações entre clorofila e IAF com dos dados de reflectância. Assim, serão elaboradas correlações/gráficos e regressões gerar estimativas desses parâmetros. De forma complementar, serão feitas avaliações através do modelo de transferência radiativa PROSAIL. Os dados de clorofila e IAF serão utilizados como parâmetros de entrada no modelo, permitindo gerar um espectro de reflectância para cada espécie. Esses resultados serão confrontados com os espectros do Worldview-2. Espera-se que as informações geradas permitam avançar na compreensão das relações entre caraterística bioquímicas e biofísicas do dossel de florestas subtropicais nativas e sua resposta espectral com base em imagens de alta resolução espacial do satélite Worldview-2. Com isso, é esperado que o conhecimento relacionado ao monitoramento de florestas subtropicais nativas e estimativas de parâmetros da vegetação avance no sentido de gerar novas técnicas para a silvicultura de precisão. Destacam-se ainda os benefícios em termos de formação acadêmica. Todos os resultados (dados, mapas e modelos) serão disponibilizados na página do Laboratório de Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto (LGSR) da UFSM, para o livre acesso da comunidade..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (7) / Especialização: (1) / Mestrado acadêmico: (3) .

Integrantes: Fábio Marcelo Breunig – Coordenador / Vandoir Bourscheidt – Integrante / LÊNIO SOARES GALVÃO – Integrante / Renato Beppler Spohr – Integrante / Gabriel Pereira – Integrante / ALISSON RAFAEL DIERINGS – Integrante / TARIK CUCHI – Integrante / FELIPE AUGUSTO REICHERT – Integrante / WILIAM JOSE ZATTI – Integrante / Paulo Afonso da Rosa – Integrante / Rafaelo Balbinot – Integrante / Daniele Arndt Erthal – Integrante / Luciano Denardi – Integrante / William Gaida – Integrante / Franciel Rex – Integrante / Pâmela Suélen Käfer – Integrante.
Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – Auxílio financeiro.

Desenvolvimento de um Sistema de Informações de Risco de Incêndios (SIRI) para as Unidades de Conservação do Bioma Cerrado como suporte à tomada de decisão

Os incêndios florestais fragilizam os ecossistemas, pois interferem na qualidade do ar, reduzem a quantidade de biomassa vegetal e animal, provocam a extinção de espécies em decorrência da perda de habitat e emitem de gases de efeito estufa para a atmosfera. Estima-se que cerca de 90% dos incêndios florestais no Brasil seja de origem antrópica intencional e sua prevenção é um dos maiores desafios enfrentados pelas Unidades de Conservação (UCs), muitas vezes, em decorrência da falta de informações históricas sobre a frequência, extensão e severidade destes eventos. A partir da interação dos gases traços gerados pela combustão com a radiação eletromagnética, juntamente com os focos de calor detectados por meio de sensores remotos, os incêndios florestais podem ser monitorados e mensurados, permitindo o planejamento efetivo de ações de controle e prevenção de incêndios em tempo quase real. Neste contexto, o objetivo central dessa proposta consiste no desenvolvimento de um Sistema de Informações de Risco de Incêndios (SIRI) em quatro Unidades de Conservação estaduais e federais do Bioma Cerrado como forma de auxiliar os gestores no Manejo Integrado do Fogo (MIF). Para isso, será realizado o mapeamento anual das cicatrizes de queimadas ocorridas entre 1985 e 2020, com a criação de um banco de dados do histórico de queimadas contendo a extensão e frequência das áreas queimadas dentro de cada UC. Como subprodutos serão gerados e disponibilizados mapas com a localização das áreas críticas e prioritárias para a prevenção e fiscalização de incêndios florestais, a partir de uma metodologia integrada que calcula a probabilidade de risco de incêndio nas UCs. Os métodos de análise, os códigos de processamento e de detecção das cicatrizes de fogo anuais, bem como, o banco de dados com as cicatrizes anuais de queimadas e os subprodutos gerados serão disponibilizados em uma plataforma Web on-line. Este conjunto de dados, associado à integração, interpretação e divulgação dos resultados do histórico de fogo, irá compor o SIRI. Espera-se que os resultados desta proposta possam ser reproduzidos e expandidos para UCs localizadas em outros biomas, de forma a promover metodologias de monitoramento de queimadas e incêndios florestais de modo integrado..
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: Fábio Marcelo Breunig – Integrante / Gabriel Pereira – Integrante / Franciele da Silva Cardoso – Integrante / Yosio Edemir Shimabukuro – Coordenador / Saulo Ribeiro de Freitas – Integrante / Karla Longo – Integrante / Gustavo Bayma Siqueira da Silva – Integrante / Naia Godoy Padovanni – Integrante / Egidio Arai – Integrante / Valdete Duarte – Integrante / Henrique Luis Godinho Cassol – Integrante / Andeise Cerqueira Dutra – Integrante / Marceli Terra de Oliveira – Integrante / Rosana Cristina Grecchi – Integrante / Kaio Allan Cruz Gasparini – Integrante / Cesare Di Girolamo Neto – Integrante / Nathaniel A. Brunsell – Integrante / Gabriel de Oliveira – Integrante.

Desenvolvimento de um Sistema de Informações de Risco de Incêndios (SIRI) para as Unidades de Conservação do Bioma Cerrado como suporte à tomada de decisão

Os incêndios florestais fragilizam os ecossistemas, pois interferem na qualidade do ar, reduzem a quantidade de biomassa vegetal e animal, provocam a extinção de espécies em decorrência da perda de habitat e emitem de gases de efeito estufa para a atmosfera. Estima-se que cerca de 90% dos incêndios florestais no Brasil seja de origem antrópica intencional e sua prevenção é um dos maiores desafios enfrentados pelas Unidades de Conservação (UCs), muitas vezes, em decorrência da falta de informações históricas sobre a frequência, extensão e severidade destes eventos. A partir da interação dos gases traços gerados pela combustão com a radiação eletromagnética, juntamente com os focos de calor detectados por meio de sensores remotos, os incêndios florestais podem ser monitorados e mensurados, permitindo o planejamento efetivo de ações de controle e prevenção de incêndios em tempo quase real. Neste contexto, o objetivo central dessa proposta consiste no desenvolvimento de um Sistema de Informações de Risco de Incêndios (SIRI) em quatro Unidades de Conservação estaduais e federais do Bioma Cerrado como forma de auxiliar os gestores no Manejo Integrado do Fogo (MIF). Para isso, será realizado o mapeamento anual das cicatrizes de queimadas ocorridas entre 1985 e 2020, com a criação de um banco de dados do histórico de queimadas contendo a extensão e frequência das áreas queimadas dentro de cada UC. Como subprodutos serão gerados e disponibilizados mapas com a localização das áreas críticas e prioritárias para a prevenção e fiscalização de incêndios florestais, a partir de uma metodologia integrada que calcula a probabilidade de risco de incêndio nas UCs. Os métodos de análise, os códigos de processamento e de detecção das cicatrizes de fogo anuais, bem como, o banco de dados com as cicatrizes anuais de queimadas e os subprodutos gerados serão disponibilizados em uma plataforma Web on-line. Este conjunto de dados, associado à integração, interpretação e divulgação dos resultados do histórico de fogo, irá compor o SIRI. Espera-se que os resultados desta proposta possam ser reproduzidos e expandidos para UCs localizadas em outros biomas, de forma a promover metodologias de monitoramento de queimadas e incêndios florestais de modo integrado..
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: Fábio Marcelo Breunig – Integrante / Gabriel Pereira – Integrante / Franciele da Silva Cardoso – Integrante / Yosio Edemir Shimabukuro – Coordenador / Saulo Ribeiro de Freitas – Integrante / Karla Longo – Integrante / Gustavo Bayma Siqueira da Silva – Integrante / Naia Godoy Padovanni – Integrante / Egidio Arai – Integrante / Valdete Duarte – Integrante / Henrique Luis Godinho Cassol – Integrante / Andeise Cerqueira Dutra – Integrante / Marceli Terra de Oliveira – Integrante / Rosana Cristina Grecchi – Integrante / Kaio Allan Cruz Gasparini – Integrante / Cesare Di Girolamo Neto – Integrante / Nathaniel A. Brunsell – Integrante / Gabriel de Oliveira – Integrante.

 
Processamento de Imagens aplicado a Agricultura de Precisão utilizando Sistemas Embarcados em Veículos Autônomos Não-Tripulado
 

Descrição: A agricultura de precisão consiste na aplicação de técnicas geoespaciais e sensores para identificar variações no campo e lidar com tais variações, usando estratégias alternativas. Imagens são um exemplo de fonte informações utilizadas neste âmbito. Os sistemas atuais de inspeção de regiões agrícolas baseado em Veículos Autônomos Não-Tripulados (VANTs), tipicamente realizam a captura de imagens a partir de câmeras acopladas aos veículos que realizam varreduras pré-definidas sobre uma área de interesse. As imagens são pós-processadas e o resultado é obtido, em geral, alguns dias depois de feito o levantamento. Esta sequência faz com que o tempo de reação para o uso das informações obtidas seja longo e em muitos casos isso não é ideal, por exemplo, em apoio à aplicação de pesticidas ou irrigação a taxas variáveis. A presente proposta de pesquisa visa o estudo de algoritmos e plataforma de processamento de imagens que possam ser embarcados em sistemas de monitoramento de agricultura acoplados aos VANTs. Serão realizadas inspeções em uma fazenda para realizar estudos de variabilidade em culturas agrícolas. Em paralelo serão implementados, em linguagens de alto nível, algoritmos de extração de informação a partir das imagens para estudar a complexidade dos mesmos. Espera-se que além do avanço tecnológico através do Sistema completo de monitoramento baseado em VANTs, este projeto seja consolidado através de um Sistema computacional de Gestão baseado nos indicadores extraídos das imagens auxiliando o manejo do solo, insumos e culturas, gerando mapas de produtividade das mesmas de forma dinâmica e eficiente..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.

Integrantes: Fábio Marcelo Breunig – Integrante / Romário Trentin – Integrante / Antônio Luiz Santi – Integrante / Clódis de Oliveira ANDRADES FILHO – Integrante / Adriane Parraga – Coordenador / Dionisio Doering – Integrante / Débora da Silva Motta Matos – Integrante / Celso Maciel da Costa – Integrante / Christian Bredemeier – Integrante / Leticia Vieira Guimarães – Integrante.
Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul –

USO COMBINADO DE IMAGENS DOS SATÉLITES MODIS/TERRA E RAPIDEYE NO ESTUDO DA FLORESTA SUBTROPICAL DO PARQUE ESTADUAL DO TURVO (RS)

        Resumo: Quando comparada com florestas tropicais, a quantidade de estudos de sensoriamento remoto feitos em florestas subtropicais é relativamente escassa. O Parque Estacional do Turvo (PET) no Estado do Rio Grande do Sul possui um dos maiores fragmentos conservado de Floresta Estacional Decidual Submontana nativa do sul do Brasil. O objetivo desta investigação consiste no uso combinado de dados do sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS/Terra) (resolução espacial moderada e resolução temporal alta) e do satélite RapidEye (alta resolução espacial) para estudar as variações intra- e interanuais (2000-2013) da reflectância e dos índices de vegetação no PET. As relações destes dados com atributos biofísicos (Índice de Área Foliar – IAF) e bioquímicos (conteúdo de clorofila) da vegetação serão analisadas. Visto que tanto o MODIS, quando o RapidEye, adquirem dados com visada não necessariamente ao nadir, a consistência desta análise serão avaliada usando o modelo de transferência radiativa PROSAIL. O PROSAIL será calibrado com informação de campo/laboratório e simulará configurações distintas de obtenção dos dados e variações sazonais nos parâmetros dos dosséis. O lançamento do RapidEye, com uma nova banda posicionada na faixa da borda vermelha, potencialmente sensível à clorofila, representa uma inovação na configuração de sensores orbitais. A despeito das diferenças em resolução espacial, o uso combinado dos dados do MODIS e do RapidEye representa uma oportunidade única para melhor compreensão das variações intra- e interanuais das propriedades espectrais dos dosséis de florestas subtropicais. 

Situação: Concluido; Natureza: Projetos de pesquisa 
Alunos envolvidos: Graduação (2); Mestrado acadêmico (2); 
Integrantes: Fábio Marcelo Breunig; Lenio Soares Galvao (Responsável) 
Financiador: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo-FAPESP 

ESTUDOS ESPECTRAIS E ANGULARES EM AMBIENTES FLORESTAIS E AGRÍCOLAS

        Resumo: A grande necessidade de aumento de produtividade nas áreas de silvicultura e agricultara tem criado a novas demandas e uma maior dependência de informações sobre as culturas (florestas, soja, milho, trigo, etc). Nesse contexto, o uso do sensoriamento remoto é visto como uma alternativa aos exaustivos e custosos trabalhos de campo em algumas atividades como o monitoramento de áreas de plantio florestal, agrícolas e de vegetação nativa, estimativa de parâmetros biofísicos da vegetação e do solo, mapeamento de regiões em escala sinótica, planejamento, etc. Contudo, essas informações são dependentes da resposta espectral dos alvos e das características da geométrica de iluminação e visada, além da data de obtenção das imagens. Assim, o objetivo do projeto consiste na elaboração de estudos espectrais, angulares e temporais, com base em dados de sensoriamento remoto, em ambientes florestais e agrícolas. O estudo terá foco na região geográfica do Norte do Rio Grande do Sul, contudo, podendo ser estendido para outras áreas de interesse. O projeto terá como base o Laboratório de Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto (LGSR) instalado no CESNORS/UFSM. As imagens do que serão utilizadas são dos sensores TM-Landsat 5, MODIS/Terra e Aqua/ ASTER/EO-1, Hyperion/EO-1; MISR/EO-1, CBERS. Além das imagens de reflectância de superfície, serão utilizados produtos como índices de vegetação, índice de área foliar, produtividade primária total. A análise será desenvolvida em aplicativos específicos de processamento de imagens e sistemas de informação geográfica (ENVI/IDL®; SPRING; gvSIG, etc), pacotes estatísticos, linguagem de programação (Matlab®; IDL®), entre outros. Além dos dados brutos, serão utilizadas simulações através de modelos de transferência radiativa dentro de dosséis vegetais. Com esse projeto, visa-se desenvolver novos conhecimentos em relação a dependência dos produtos do sensoriamento remoto aos efeitos direcionais, espectrais e temporais. 

Situação: Em andamento 
Natureza: Projetos de pesquisa 
Alunos envolvidos: Graduação (5); Especialização (1); Mestrado acadêmico (1); 
Integrantes: Fábio Marcelo Breunig (Responsável); ; Renato Beppler Spohr; Gabriel Bertani; Daniele Erthal; ALISSON RAFAEL DIERINGS; ANDREWS SIGNORI; TARIK CUCHI; Bruna Gelain 
Financiamento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico-CNPq, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul-FAPERGS, Universidade Federal de Santa Maria-UFSM, Universidade Federal de Santa Maria-UFSM. 

CAMPI–IMPLANTAÇÃO DE INFRAESTRUTURA MULTIUSUÁRIO PARA PESQUISA CIENTÍFICA E TECNOLÓGICA NOS CAMPI-FREDERICO WESTPHALEN E PALMEIRA DAS MISSÕES/UFSM

        Resumo: Este projeto tem por objetivo implantar infraestrutura de pesquisa científica e tecnológica nos Campi de Frederico Westphalen e Palmeira das Missões da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). O histórico de excelentes resultados conseguidos com os grupos de pesquisa envolvidos nos projetos INCLUAGRO, INCLUAGRO2 no CAMPI de Frederico Westphalen aliado ao aumento do número de docentes resultou na aprovação do Programa de Pós-Graduação em Agronomia: Agricultura e Ambiente (PPGAAA) e na proposta de criação do Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais e Ambientais (PPGCFA). Este último, terá sua proposta encaminhada a CAPES este ano. Do mesmo modo, os subprojetos QUALILEIT e QUALILEIT3, vinculado ao CAMPI de PM, permitiu a inclusão de novos pesquisadores e linhas de pesquisa que estão resultando num embrião de Programa de Pós-Graduação em Ciências Animais (proposta em fase de elaboração) e no PPG em Ciências da Saúde (PPGCS). Esses programas representam alternativas aos estudantes de IC egressos dos diversos cursos de graduação da UFSM nesses CAMPI e de origem rural, de se qualificarem para a vida profissional nas empresas e ou acadêmica. 

Situação: Em andamento 
Natureza: Projetos de pesquisa 
Integrantes: Fábio Marcelo Breunig (Participante), Rafaelo Balbinot, Velci Queiróz de Souza, Bráulio Otomar Caron, Denise Schmidt, Antônio Luiz Santi, Claudir José Basso, Rafael Lazzari, Luciana Fagundes Christofari, Paulo Augusto Manfron 
Financiador: Financiadora de Estudos e Projetos-FINEP 

APLICAÇÃO DAS GEOTECNOLOGIAS NO CENTRO-NORTE DO RIO GRANDE DO SUL E OESTE DE SANTA CATARINA

        Resumo: Eleita entre as áreas do conhecimento que mais deve se desenvolver no inicio do novo século, a área das geotecnologias ainda é pouco explorada no Centro-Norte do Rio Grande do Sul e Oeste de Santa Catarina. Dessa forma, o projeto tem como objetivo fomentar as atividades de pesquisa e desenvolvimento na área de geotecnologias no Centro-Norte do Rio Grande do Sul e Oeste de Santa Catarina. Esse objetivo se justifica pela pequena inserção e desenvolvimento dessa área do conhecimento nessas regiões geográficas. A metodologia será baseada na aquisição e utilização de dados de sensoriamento remoto (imagens de satélite e fotografia aéreas), dados de campo (GNSS, fotografias, etc.), mapeamentos temáticos, cruzamentos de planos de informação e na geração de produtos. A integração e a geração dos resultados será feita através de distintas técnicas de geoprocessamento (pré-processamento, análise e visualização), dentro de um ambiente de Sistemas de Informações Geográficas (SIG) de acesso gratuito (SPRING, terraView) e eventualmente em aplicativos proprietários (ENVI, IDL, ERDAS, etc.). Nesse sentido, visa-se qualificar os acadêmicos envolvidos e gerar produtos a serem divulgados regionalmente (jornais de abrangência local) e meios acadêmicos (revistas, congressos, seminários, etc.). Por fim, espera-se consolidar o Laboratório de Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto (LGSR) vinculado ao Departamento de Engenharia Florestal (DEF) do Centro de Ensino Superior do Norte do Rio Grande do Sul (CESNORS) da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), como referencia regional na área de geotecnologias e aplicações.

Palavras Chave: SIG; Geoprocessamento; GNSS; Uso e Cobertura do Solo; Sensoriamento Remoto, Satélites.
Financiamento: UFSM 
Integrantes: Fábio Marcelo Breunig – Coordenador / ELISANDRO CARLOS MARQUES DE OLIVEIRA – Integrante / FELIPE AUGUSTO REICHERT – Integrante / FERNANDA LAIS NOVELLO – Integrante / WILIAM JOSE ZATTI – Integrante / Priscila Sinon – Integrante.
Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul – Auxílio financeiro.

 

MAPEAMENTO DE ÁREAS DE CONFLITO AMBIENTAL NO MUNICÍPIO ITAPIRANGA – SC UTILIZANDO IMAGENS DE MÉDIA RESOLUÇÃO ESPACIAL

Descrição: Este projeto será realizado no município de Itapiranga – SC e tem como objetivo principal a aplicação de geotecnologias na identificação de áreas de conflitos ambientais. Entre os objetivos específicos destaca-se a geração de um mapa de uso e ocupação do solo, elaboração do mapa de uso e ocupação atual das terras, determinação da área total e da área de preservação permanente, confrontação do uso atual do solo com as áreas de preservação permanente. A metodologia engloba aquisição de imagens do satélite Landsat 5/TM obtidas em intervalos regulares entre 1985 e 2011. Após será realizado o registro das imagens utilizando como base as imagens Geocover 2000. Com a imagem georreferenciada é possível realizar a confecção dos mapas de drenagem, relevo e uso e ocupação do solo. Por fim os planos de informação serão cruzados e confrontados com o Código Florestal Brasileiro..

Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (1) .

Integrantes: Fábio Marcelo Breunig – Coordenador / Daniel Melz – Integrante.
Financiador(es): Universidade Federal de Santa Maria 

USO E OCUPAÇÃO DO SOLO E IDENTIFICAÇÃO DE ÁREAS DE CONFLITO AMBIENTAL NO MUNICÍPIO DE SEBERI – RS
 

Descrição: Este projeto será realizado no município de Seberi visando a utilização de técnicas de geoprocessamento para obtenção de mapas de uso do solo, mapas de conflitos de uso de terras, mapas de drenagem e de declividades anteriormente inexistentes para a região em estudo. As imagens a serem usadas no trabalho serão do satélite Landsat 5 com um intervalo temporal entre elas de 11 anos sendo utilizadas imagens dos anos 1985, 1996 e 2007, Estas imagens serão fornecidas de forma gratuita pelo INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais). O registro das imagens será feito no software ENVI através de imagens Geocover (referência). Após o registro será feito o processamento das imagens no software SPRING, possibilitando, com isso, a geração dos produtos desejados. Esses resultados irão agregar conhecimento sobre a região em estudo, possibilitando aprimorar a gestão racional dos recursos ambientais por parte dos gestores em todas as esferas do poder público..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (1) .

Integrantes: Fábio Marcelo Breunig – Coordenador / Diego Eugeno Fassini – Integrante.
Financiador(es): Universidade Federal de Santa Maria

 

ESTUDO TEMPORAL SOBRE O USO E OCUPAÇÃO DO SOLO E DE ÁREAS DE CONFLITO AMBIENTAL NO MUNICÍPIO DE FREDERICO WESTPHALEN – RS
 

Descrição: O presente projeto será realizado na cidade de Frederico Westphalen – RS, com o objetivo de confecção mapas visando à detecção de áreas de conflito ambiental, com enfoque no uso e ocupação do solo e nas áreas de preservação permanente. O mesmo se justifica uma vez que não existem dados reais ou mapas a respeito desse assunto do município. As imagens para a realização deste trabalho serão oriundas do satélite Landsat TM/5. As mesmas serão registradas no software ENVI para posterior manipulação e geração dos mapas no software SPRING. No SPRING será formado um banco de dados com as distintas classes de cobertura do solo e as áreas de conflito ambiental. Depois de realizada a elaboração desses mapas, estes poderão servir de apoio na tomada de decisões por parte das autoridades competentes do município (prefeitura, secretaria do meio ambiente, etc.). As informações obtidas com esses mapas mostrarão de que forma esta sendo usado o solo, se as áreas de preservação permanente estão realmente sendo preservadas, fazendo-se uma análise temporal das imagens, comparando mapas atuais com mapas de anos anteriores..
Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (2) .

Integrantes: Fábio Marcelo Breunig – Coordenador / Michel Busatto – Integrante / Gabriel Bertani – Integrante.
Financiador(es): Universidade Federal de Santa Maria – Outra.Número de orientações: 1

2010 – 2011
Estudo das propriedades espectrais de culturas e solo

 

Difusão das pesquisas associadas às geotecnologias do CESNORS/UFSM: sensoriamento remoto e geoprocessamento
 

Descrição: A crescente produção científica e geração de produtos espacial tem estagnado no que tange a divulgação dos resultados e produtos para a sociedade. No intuito de cumprir com a função social da universidade, o projeto de extensão visa difundir os resultados as pesquisas associadas a geotecnologias do Centro de Ensino Superior do Norte do Rio Grande do Sul (CESNORS) da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), no CAMPI de Frederico Westphalen – RS. O foco serão os estudos e produtos gerados pelo Laboratório de Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto (LGSR) e associados. Será elaborado um Web site do LGSR, baseado nas fases de modelagem conceitual, desenvolvimento, implementação e avaliação. No Web site proposto serão disponibilizados os resultados as pesquisas e os produtos gerados pelo laboratório. Além disso, serão conduzidos estudos e atividades de elaboração do modelo dimensional das principais instituições de interesse público de Frederico Westphalen – RS, para divulgação no site do LGSR e sistemas online..
Situação: Concluído; Natureza: Extensão.
Alunos envolvidos: Graduação: (1) .

Integrantes: Fábio Marcelo Breunig – Coordenador / Renato Beppler Spohr – Integrante / FELIPE AUGUSTO REICHERT – Integrante.
Financiador(es): Universidade Federal de Santa Maria – Outra.