PREVISÃO AGRÍCOLA: UMA NOVA ABORDAGEM

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLÓGICO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENG. DE PRODUÇÃO

HUGO JOSÉ BRAGA

PREVISÃO AGRÍCOLA: UMA NOVA ABORDAGEM - Uso de scanner aerotransportável e redes neurais -

Orientador: Edgar Augusto Lanzer - PhD.
Co-orientador: Carlos Loch - Dr.

Tese submetida à Universidade Federal de Santa Catarina para obtenção do título de doutor em Engenharia de Produção.

FLORIANÓPOLlS Estado de Santa Catarina Março - 1995

À memória de meu pai
A minha mãe
A minha esposa Rosane
Ao meu filho Rodrigo

DEDICO

AGRADECIMENTOS

O autor expressa os mais sinceros agradecimentos:

Aos Professores Edgar Augusto Lanzer e Carlos Loch da UFSC, pela orientação e dedicação no desenvolvimento do presente trabalho, além da amizade e colaboração durante todo o curso.
Ao Prof. Flávio Felipe Kirchner da UFPR, pelo apoio ao trabalho.
Aos demais professores do Departamento de Engenharia de Produção de UFSC, que contribuíram para minha formação profissional.
À Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina 5.A. - EPAGRI, e ao CNPq pelo oportunidade e apoio na realização do Curso de Pós-Graduação.
À empresa AERODATA 5.A. pela cedência das imagens CASI, aerofotos, equipamentos de restituição aerofotogramétrica digital, GIS/SPANS, sistema de tratamento de imagens digitais ARIES 380 entre outros, bem como pelo apoio recebido, sem os quais este trabalho não teria sido possível.
Às empresas agrícolas POMIFRAI - Fruticultura 5.A. e RENAR 5.A. de Fraiburgo/SC, pelo apoio no fornecimento dos dados fenológicos e de produção dos seus pomares.
Aos colegas da EPAGRI, Sadi Sérgio Grima, Roque Paulo Kreutz, Nelson Seiffert, Ivan Bacic, Charles Seidel, Maria de Lourdes Mello e Ivo Reis, pelas sugestões e apoio recebido.
A minha esposa (Nane) e filho Rodrigo que souberam suportar com resignação os momentos mais difíceis da realização deste trabalho e a minha incapacidade de dar-lhes tempo e atenção merecidas.
À todos aqueles que, direta ou indiretamente, contribuíram para a realização desse trabalho.

SUMÁRIO

LISTA DE TABELAS

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE ABREVIATURAS

RESUMO

ABSTRACT

1 - INTRODUÇÃO

1.1 - Definição do problema e relevância do assunto
1.2 - Novo enfoque de previsão agrícola
1.3 - Objetivos do estudo

2 - FUNDAMENTOS TEÓRICOS: REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1- Modelos de estimativa de fenofases
2.1.1 - Disponibilidade térmica
2.1.2 - Unidades de frio/Horas de frio
2.2 - Modelos de estimativa de rendimentos e de safras
2.3 - Redes Neurais
2.3.1 - Estrutura básica e operação de redes neurais
2.3.2 - Classificação das redes neurais
2.3.3 - Rede neural - Back Propagation
2.3.4 - Aplicações das redes neurais
2.4 - Determinação ou estimativa das áreas cultivadas Uma visão espacial.
2.5 - Caracterização da propriedade agrícola e uso do Sistema Geográfico de Informações - GIS
2.6 - Características gerais da cultura da macieira
2.6.1 - Exigências edafoclimáticas
2.6.2 - Fenologia e colheita
2.6.3 - Capacidade de produção de macieiras

3 - ÁREA DE ESTUDO

3.1 - Localização
3.2 - Dados básicos do município e área de estudo
3.3 - Clima
3.4 - Solos
3.5 - Estrutura fundiária e uso do solo
3.6 - Rede viária

4 - MATERIAL E MÉTODOS

4.1 - Material
4.2 - Métodos
4.2.1 - Modelos numéricos de previsão das fenofases da macieira
4.2.1.1 - Modelos propostos para estimativa da plena floração
4.2.1.2 - Modelos propostos para data provável de colheita
4.2.2 - Modelos numéricos de previsão de rendimentos e de safiras
4.2.2.1 - Modelos numéricos de previsão de rendimentos
4.2.2.2 - Modelos numéricos de previsão de safras
4.2.3 - Restituição aerofotogramétrica da área de estudo
4.2.4 - Digitalização dos temas básicos da área de estudo
4.2.5 - Processamento, correção e classificação das imagens digitais - CASI
4.2.6 - Comparação dos resultados obtidos pelas imagens classificadas e a realidade do campo: uso do GIS
4.2.7 - Visualização espacial dos modelos numéricos
4.2.8 - Análise espectral de pixels selecionados de pomares típicos da área de estudo

5 - RESULTADOS E DISCUSSÃO

5.1 - Modelos numéricos de previsão de fenofases
5.1.1 - Modelos propostos para previsão da plena floração
5.1.2 - Modelos propostos para estimativa de início de colheita
5.2 - Modelos numéricos de previsão de rendimentos
5.3 - Validação dos modelos de previsão
5.4 - Previsão da safra - 93/94
5.5 - Restituição aerofotogramétrica
5.6 - Mapas temáticos gerados
5.7 - Imagens digitais classificadas - CASI
5.8 - Comparação dos resultados entre imagens classificadas versus a realidade (verdade) do campo
5.8.1 - Análise espectral
5.8.2 - Distribuição de tonalidades (histogramas)
5.9 - Análise sobre determinação de áreas cultivadas
5.9.1 - Resultados sobre os métodos envolvidos
5.9.2 - Comparação entre métodos de determinação de áreas cultivadas
5.10 - Visualização espacial da safra - 93/94

6 - CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

6.1 - Conclusões sobre métodos e modelos de previsão agrícola
6.2 - Recomendações sobre métodos e modelos de previsão agrícola
6.3 - Conclusões sobre caracterização espacial da propriedade agrícola e cultivos
6.4 - Recomendações sobre caracterização espacial da propriedade agrícola e cultivos

7 - ANEXOS

8 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

9 - APÊNDICES

LISTA DE TABELAS

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE ABREVIATURAS

AERODATA S.A. = Empresa de Engenharia de Aerolevantamentos S.A.;
AFF = Associação dos Fruticultores de Fraiburgo/SC;
AgRlSTARS = Agricultural and Resources Inventary Surveys Through Aerospace Remote Sensive;
ARIES = Estação de trabalho - Workstation;
BH = Balanço Hídrico;
CAD = Computer Aided Design;
CADs = Capacidade de água disponível do solo;
Cfb = Clima mesotérmico tipo úmido com verão fresco;
CG = Correção geométrica;
CP = Capacidade de produção;
CASI = Compact Airborne Spectrographic Imager;
CTRM = Cadastro Técnico Rural Multifinalitário;
EPAGRI = Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina;
ETP ou ETo = Evapotranspiração potencial ou de referência;
ETR = Evapotranspiração real;
FIBGE = Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística;
GAMS = General Algebric Modeling System;
GD = Graus-dia;
CF = Crescimento do fruto;
SGI = Sistemas de Informação Geográfica;
GIN = Green Index Number;
GIS = Geografical Information Systems;
GPS = Global Positioning System;
HF = Horas de frio;
I = Insolação;
ICEPA = lnstituto Comissão Estadual de Planejamento Agrícola de Santa Catarina;
LACIE = Large Area Crop Inventary;
LANDSAT - TM = Satélite americano de recursos da Terra - Mapeador Temático;
MNT = Modelo Numérico de Terreno;
NOAA = National Ocean Atmosphere Administration;
OMM = Organização Mundial Meteorológica;
PC = Personal Computer;
SITIM = Sistema de Tratamento de Imagens;
SOYGRO = Soybean crop model growth simulation - EUA;
SPANS = Spatial analysis system;
SPOT = Système Probatoire D'Observation de Ia Terre;
SR = Sensoriamento Remoto;
TB e Tb = Temperatura basal superior e inferior;
TM = Temperatura média do ar à sombra;
UF = Unidades fototérmicas.