O documento discute o uso de imagens de satélite multiespectrais para mapear a área foliar de vinhedos na Califórnia. Foi encontrada uma forte correlação linear entre o índice NDVI obtido por satélite e as medições de campo de índice de área foliar. A detecção remota por satélite pode fornecer informações úteis sobre a variabilidade da copa e o potencial das plantas, desde que calibrada com dados de terreno.

1. A viticultura e a detecção remota
Case Study: “Mapping Vineyard Leaf Area
With Multispectral Satellite
Imagery”
Jonhson et al. (2003)
http://www.ikonos.be/
Pedro Tereso

2. Objectivos:
O artigo utiliza leituras de Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) por
detecção remota com os seguintes objectivos:
- Explorar o uso complementar da uma resolução espacial elevada, de imagens
multiespectrais de satélite e de medições no terreno para mapear a área foliar em vinhas
de Napa Valley, na Califórnia.
- Fornecer indicação quantitativa do valor das imagens por satélite IKONOS, para
extracção de informação biofísica da canópia das plantas.
Material e Métodos:
As áreas de estudo foram em vinhas
(To Kalon e Huchica Hills) pertencentes à
empresa Robert Mondavi (Oakville,
Califórnia). To Kalon (Figura 1), localizada
em 38º25’N e 122º25’W, com 500 ha,
dividida por talhões, produz principalmente
uva tinta em solos areno-argilo-limosos. Os
diversos talhões podem apresentar
diferentes castas, densidades, datas de
plantação e sistemas de condução.
Perto da Baía de San Francisco, com Figura 1 – Mapa da vinha To Kalon.
(fonte: Google Earth)
influência marítima mais acentuada e nas
coordenadas 38º14’N e 122º22’W está
Huchica Hills (Sudeste de To Kalon), que
produz uva branca e tinta, em declive e
solos argilosos
Para as condições ambientais da
região, o índice de área foliar (LAI) é
máximo a partir de Julho e persiste ao longo
da vindima até finais de Setembro.
Figura 2 – Mapa da vinha Huchica.
(fonte: Google Earth)

3. Para as duas vinhas, foram definidos diversos pontos de calibração com o
objectivo de relacionar o LAI e o NDVI, foram realizadas medições directas na planta
em 16 locais, indirectamente em 6, 2 em solo nú (sem vinha), para um total de 24 locais
com diferentes sistemas de condução, densidades, castas e idades. Todos os locais de
calibração não apresentavam massa verde na cobertura de solo.
A metodologia usada na calibração está descrita no artigo estudado, mas foram
utilizadas as seguintes formulas para cálculo de LAIvideira.
Calibração Directa: Área Foliar Videira (LAIvideira) = LAv / área da videira
Calibração Indirecta: Área Foliar Videira (LAIvideira) = LAvara x (número de varas videira)
Em que LAv e LAvara são obtidos por procedimentos do próprio ensaio.
Em cada vinha foram seleccionados locais em solo nú, com uma área superior à
resolução espacial do satélite para assegurar a extracção de pixéis puros, sem influência
de qualquer tipo de vegetação. Nesta zona foram recolhidas amostras de solo para medir
a reflectância com um espectofotómetro de laboratório.
O satélite
O satélite Ikonos foi lançado ao espaço em Setembro de 1999, sendo dos
primeiros de uso comercial na detecção remota, apresenta uma velocidade em orbita de
7.5 Km/seg o que perfaz 6.8 Km/seg de velocidade à superfície da Terra podendo
recolher imagens, tanto a preto e branco como multiespectrais (azul, verde, vermelho e
infravermelho perto), com 2.000 Km2/seg. Apresenta como resolução espacial os 4m a
preto e branco e o metro em imagem multiespectral e resolução temporal de 3 dias.
As imagens e seu processamento
Foram adquiridas duas imagens a 21 de Agosto de 2000 para Huchica Hills e 4
de Outubro para To Kalon com céu limpo e solo seco às 11h55m.
Os valores de radiância foram depois convertidos para valores NDVI tendo
como unidade o pixel, foram localizados e convertidos relacionando o NDVI com o
LAI. Permitindo posterior mapeamento do LAv como produto do LAI e da área de
videira LAv = LAI x área da videira, como mostram as figuras 3 e 4.

4. Figura 3 - Os quatros níveis de LAv (m2) em To Kalon. Figura 4 - Os quatro níveis de LAv (m2) em Huchica.
Validação
Todas as plantas de calibração foram podadas (17 de Novembro 2000) e
registado peso de lenha de poda. A equação de calibração Área Foliar da Videira (LAv)
= 1,4*Peso de Lenha de Poda + 0,39, foi utilizada para converter o peso médio da lenha
de poda a LAv médio por local, sendo depois comparado com imagens de LAv, baseadas
na extracção de um único pixel por local.
Resultados
As medições do Índice de Área Foliar nas videiras de calibração estiveram entre
os 0,4 e os 2,8, sendo valor típico para a região e com significante relação de calibração
linear NDVI/LAI. Em que LAI = 5,7*NDVI - 0,25 r2 =0,73 n=24 p<0.001 (Figura 5),
outros autores referem relação até perto de 3,4 de LAI, podendo saturar para LAI
superiores em vinhas com poda mínima.
Figura 5- Relação de imagem NDVI com LAI no campo (Calibração directa e indirecta).
A área foliar da videira tanto na imagem como em medições no campo estão
também significativamente correlacionadas, r2 = 0,72 p<0,001 nos diversos locais de
validação, indicando resolução suficiente para detectar variabilidade na canópia, no
entanto o declive da recta de regressão é significativamente diferente de 1 (0,67),
Imagem = 0,67*Campo + 0,68. Este declive significativamente diferente de 1 era

5. esperado devido à presença de erros entre o desvio padrão na calibração e no peso de
lenha de poda.
De referir que as maiores diferenças entre área foliar da videira em imagem e no
campo foram obtidas por sistemas de condução livre (todas as plantas) entre 1,1 m2 e
(todas
3,5 m2.
Contudo duas perguntas ficam por esclarecer, não podem as diferenças
temporais (6 semanas) e espaciais (22 Km) entre a recolha das duas imagens influenciar
os resultados pelas diferenças nas condições atmosféricas? e o estudo foi realizado com
diversos sistemas de condução e em vinhas com LAI relativamente baixo (<3) como
(<3),
será em vinhas com poda mínima?
Conclusão
A detecção remota por satélite, quando calibrada com medições na planta, pode
servir como ferramenta de suporte ao processo de decisão, fornecendo informação
,
mapeada e quantitativa do índice de área foliar (LAI). Da análise do artigo, podemos
fazer uma análise tipo ”SWOT” à detecção remota com satélite IKONOS como mostra
a figura 6.
Relação NDVI/LAI
Necessita de calibrações
Elevada amostragem
Custo elevado para aquisição de imagens
Simples implantação
Elevada dependência do clima
Suporta a decisão
Sensivel ao brilho do solo
Resolução espacial suficiente
Mapear área foliar de vinha
Elevada variabilidade da canópia
Monitorização da variabilidade
Coberto vegetal do solo
Mapear potencial das plantas
Saturação do NDVI
Figura 6- Análise SWOT à utilização do satélite IKONOS na detecção remota utilizando o NDVI.
São conhecidos os benefícios da correcta gestão da canópia na melhoria da
qualidade do vinho é certo que a detecção remota por satélite pode ajudar como ficou

6. provado pela suficiente resolução espacial do satélite na identificação da variabilidade
da canópia para vinhas com LAI inferior a 3, o que normalmente acontece nas nossas
condições.
Para além de monitorizar a variabilidade e a área foliar da vinha pode também
oferecer a oportunidade (em combinação com mapas de produção) de mapear o seu
potencial sendo uma informação bastante importante para optimizar a relação
qualidade/produção.
Contudo existem algumas limitações, apresenta um custo elevado (400 €/foto)
não é expedito (necessita de calibrações), está bastante dependente não só das condições
climatéricas como do brilho da superfície do solo a quando da aquisição da imagem.
Sabendo-se que o NDVI é um índice de vegetação e apresentando os diversos
sistemas de condução de vinha não só uma reduzida taxa de cobertura do solo, elevada
descontinuidade da canópia como também as diferentes práticas de manutenção de solo,
apresentam-se, estas, como os grandes desafios para a detecção remota por satélite pois
podem influenciar a “pureza da cor” (saturação) do NDVI. Apesar da dependência
destes factores existem relações lineares fortes entre NDVI e o desenvolvimento foliar
da videira.