This paper presents a study that was conducted in a commercial area of grain production in the municipality of Santo Ângelo, region of the Missions - northwest of Rio Grande do Sul, during the Master Course in Precision Agriculture, Federal University Santa Maria / UFSM. The Climate is second Köppen classification of humid subtropical Cfa and gently undulating, with a fertility for the nutrient phosphorus (P) already built. This study aimed to determine whether use of precision agriculture tools, by applying fertilizers correction broadcasted with the variable rate shows an increase in soil fertility levels, and to verify the yield of soybean and wheat over three years subsequent and its technical and economic viability. The Trial period was set for the months of June 2011 to June 2014. Methodologically the project had an applied research, quantitative nature, from the point of view of its objectives was contemplating a descriptive case study. technical and economic. The Soil analyzes were performed by BaseAP Company, highlighting the main variables pH soil, Saturation for bases and potassium with need correction. Obtained was a 43% reduction in the use of lime and an increase in soybean and wheat productivity between 19 and 28%. The study showed an economic return to the producer of 22% compared to a control area without Precision Agriculture. It was expected an increase in the potassium concentration in the resampling but not found, raising the possibility of doing a maintenance fertilization on crop instead of making a soil amendment. / Este trabalho apresenta um estudo que foi realizado em uma área comercial de produção de grãos, no Município de Santo Ângelo, região das Missões - Noroeste do Rio Grande do Sul, durante a conclusão do curso de Pós-Graduação em Agricultura de Precisão pela Universidade Federal de Santa Maria/UFSM. O clima da região é segundo classificação de Köppen-Geiger do tipo Cfa subtropical úmido e o relevo levemente ondulado, com uma fertilidade para o nutriente fósforo (P) já construída. Esse trabalho teve como objetivo verificar se o uso de ferramentas de Agricultura de Precisão, pela aplicação de correção de fertilizantes a lanço e a taxa variada apresenta um aumento nos teores de fertilidade solo, verificando também as produtividades de soja e trigo ao longo de três anos subsequentes e sua viabilidade técnica e econômica. O período do experimento foi definido para os meses de junho de 2011 a junho de 2014. Metodologicamente o projeto teve uma pesquisa aplicada, de cunho quantitativo, do ponto de vista de seus objetivos foi descritiva contemplando um estudo de caso. As análises de solo foram realizadas pela Empresa BaseAP, destacando-se como variáveis principais pH do solo, Saturação por bases e Potássio que apresentaram necessidade de correção. Obteve-se uma redução de 43% no uso de calcário dolomítico e um aumento de produtividade de soja e trigo entre 19 e 28%. O estudo mostrou um retorno econômico ao produtor de 22% comparado a uma área testemunha sem Agricultura de Precisão. Esperava-se um aumento nos teores de potássio na reamostragem mas não foi encontrado, levantando a hipótese de se fazer uma adubação de manutenção na cultura ao invés de se fazer uma correção de solo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Soil samples from sampling grids is currently the leading precision farming tool used in Brazil. But it still has doubts about the economic feasibility of using grids with high density points. New technologies such as the use of management zones (MZ) to guide soil samples have been studied in order to reduce the number of samples and consequently the sampling costs while maintaining the quality of the information obtained. However, this method lacks scientific information about its efficiency. The aim of this study was to evaluate the technical efficiency (chapter I) mapping chemical attributes of soil and economic viability (chapter II) of the recommendations of fertilizers and from the parameters obtained by conventional sampling, sample grids and MZ delimited by different methodologies. The study was carried out in Boa Vista Missões - RS, on an area of 118,9 ha. The soil sampling was carried out in 2015, using a sample grid of 0.5 ha. From the systematic elimination of sample points simulated the use grids; 1, 2, 3 and 4.5 ha. The MZ were defined based on data altimetry of the area and the yield maps. To Chapter I used the data of P, K and pH which were submitted to descriptive statistical analysis. Data collected in sampling grid was submitted to geostatistical analysis. The accuracy of thematic maps was evaluated from the Pearson correlation and coefficient of relative deviation. For chapter II we used the P, K and SMP index to generate recommendations of P2O5, K2O and lime, respectively. The recommendation of errors were calculated in relation to the reference grid (0.5 ha) in application area (ha) kg of fertilizer and in real (R$), later smpling costs were compared with the total cost of errors recommendation. The increase in the size of the sampling grid resulted in loss of information on the spatial variability of attributes and concenquentemente raised the deviations in both fertilizer and corrective recommendations. For a proper assessment of the spatial variability of soil chemical attributes and an accurate prescription of inputs recommends the use of sampling grid of 0.5 ha. / A amostragem de solo a partir de grades amostrais é atualmente a principal ferramenta de agricultura de precisão utilizada no Brasil. Porém, ainda se tem dúvidas sobre a viabilidade econômica da utilização de grades com alta densidade de pontos. Novas tecnologias como o uso de zonas de manejo (ZM) para orientar amostragens de solo têm sido estudadas, visando reduzir o número de amostras e consequentemente os custos de amostragem, mantendo a qualidade das informações obtidas. Porém, tal metodologia carece de informações científicas sobre a sua eficiência. Objetivou-se com este estudo avaliar a eficiência técnica (capitulo I) do mapeamento dos atributos químicos do solo e a viabilidade econômica (capitulo II) das recomendações de fertilizantes e corretivos a partir dos parâmetros obtidos através da amostragem convencional, grades amostrais e ZM delimitadas por distintas metodologias. O estudo foi realizado em Boa Vista das Missões - RS, em uma área de 118,9 ha. A amostragem de solo foi realizada em 2015 através de uma grade amostral de 0,5 ha. A partir da eliminação sistemática de pontos amostrais, simulou-se a utilização de grades de 1, 2, 3 e 4,5 ha. As ZM foram delimitadas com base em dados altimétricos da área e de mapas de produtividade. Para o capítulo I utilizou-se os dados de P, K e pH os quais foram submetidos à análise estatística descritiva. Os dados coletados em grade amostrais foram submetidos à analise geoestatística. A acurácia dos mapas temáticos foi avaliada a partir da correlação linear de Pearson e coeficiente de desvio relativo. Para o capitulo II utilizou-se os teores de P, K e índice SMP para gerar as recomendações de P2O5, K2O e calcário, respectivamente. Calcularam-se os erros de recomendação em relação à grade referencia (0,5 ha) em área de aplicação (ha), kg de fertilizante e em reais (R$). Posteriormente os custos de amostragem foram comparados com os custos totais de erros de recomendação. O aumento da dimensão da grade amostral resultou em perdas de informações sobre a variabilidade espacial dos atributos e consenquentemente elevou os desvios nas recomendações tanto de fertilizantes quanto de corretivo. Para uma adequada aferição da variabilidade espacial dos atributos químicos do solo e uma acurada prescrição de insumos recomenda-se a utilização de grade amostral de 0,5 ha.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work is to present and discuss the Precision Farming in a simple way through the routines of the precision farming into the system Campeiro CR-7 and its performance in order to analyze the spatial variability of soil properties and productivity. Chapter I The Loop Sampling, provides a tutorial on developing a sampling plan for spatial assessment of physic-chemical properties of soil by means of geostatistical techniques, the sampling plan can contribute significantly to reducing the cost of collection of samples as well as quality of these samples. Chapter II Map of Fertility analyzes a tool that assists the user in the classification of levels of soil fertility, and the result presented in map form, where the final map is a cross between a map that contains phosphorus in the soil and map showing the clay making the recommendation to apply phosphorus fertilizer supplier to more precise areas where there is more than one class of clay. Chapter III Productivity Map filtering is performed on the data collection, making it possible to make a map of productivity consistent with the reality of the field with a greater reliability of the data, providing information relevant to agricultural management. / Este trabalho consiste em apresentar e discutir a Agricultura de Precisão de forma simples, através das rotinas de Agricultura de Precisão do Sistema CR-Campeiro 7, conjunto de programas elaborado no Departamento de Engenharia Rural da Universidade Federal de Santa Maria UFSM, Laboratório de Geomática, concebido e programado pelo Prof. Dr. Enio Giotto, e o desempenho desses programas, visando à análise da variabilidade espacial de propriedades químicas do solo e da produtividade. O Capítulo I Malha de Amostragem traz um tutorial sobre a elaboração de um plano de amostragem para avaliação espacial de propriedades físico-químicas de solo por meio de técnicas geoestatísticas; o plano de amostragem pode contribuir de forma relevante para diminuição do custo de coleta de amostras como também para a qualidade dessas amostras. O Capítulo II Mapa de Fertilidade analisa uma ferramenta que auxilia o usuário na classificação dos níveis de fertilidade do solo, sendo o resultado apresentado em forma cartográfica, onde o mapa final é a integração temática entre o mapa que contem os teores de Fósforo no solo e o mapa que apresenta os teores de Argila, tornando a recomendação para aplicação de fertilizantes fornecedores de Fósforo mais precisas para áreas onde ocorre mais de uma classe de Argila. No Capítulo III Mapa de Produtividade é realizada uma filtragem nos dados de colheita, tornando possível a confecção de um mapa de produtividade coerente com a realidade do campo, com uma confiabilidade maior dos dados, fornecendo informações relevantes ao gerenciamento agrícola.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study aimed to analyze the spatial distribution and use of orbital images for the identification of white grub damage. Will be presented in two chapters, the chapter one, presents the geostatistical characterization of white grub spatial distribution and chapter two describes the use of orbital images for the identification of white grub damage. Surveys were made during 2009 in São Francisco de Assis, Cruz Alta, Ijuí, Lagoa Vermelha, Vacaria and Tapejara, RS. The perimeters of the areas were marked with GPS navigation, with interface for computer-to-hand, used the CR-Campeiro software to create grids of sampling. The population density was estimated from soil trenches, the analysis of spatial variability was made with semivariograms, maps were generated with the ArcGIS 9.3 software, and spatial dependence estimated by classification of Cambardella et al. (1994). The satellite image is from the ALOS satellite, a scene was selected from the PRISM sensor with spatial resolution of 2.5 m, which has a dimension of 35 x 70 km. The classification of the orbital image and white grub spatial distribution map was performed in ENVI software, for this we used the unsupervised classification, the K-means algorithm to evaluate the classification accuracy; this was related to the true field (larvae m-²). The models are adjusted for different species and areas, and the species of white grubs present spatial dependence in all areas, the semivariograms indicate that the species of white grubs have different behavior spatial variability, the sampling grids and sampling can be used to characterize the spatial distribution of white grubs, the map of the spatial distribution of white grubs pests showed the aggregate behavior of these species, white grubs influence the spectral response of culture, Kappa coefficient is considered good, the ALOS image to identify white grubs damage. / Este trabalho teve por objetivo analisar a distribuição espacial e a utilização de imagens orbitais na identificação de danos de corós. Será apresentado em dois capítulos; no capítulo um, apresenta-se a caracterização geoestatística da distribuição espacial de larvas de melolontídeos e o capítulo dois descreve o uso de imagens orbitais na identificação dos danos de larvas de melolontídeos. Para isso foram feitos estudos no ano de 2009, em São Francisco de Assis, Cruz Alta, Ijuí, Lagoa Vermelha, Vacaria e Tapejara, RS. O perímetro das áreas foram demarcados com GPS de navegação, com interface para computador-de-mão, utilizou-se o programa computacional CR-Campeiro para confeccionar os grides de amostragem, a partir da abertura de uma trincheira por ponto do gride e com a contagem das larvas encontradas, foi estimada a densidade populacional, a análise da variabilidade espacial foi feita com semivariogramas, os mapas foram gerados com o programa computacional ArcGis 9.3, e a dependência espacial estimada pela classificação de Cambardella et al. (1994). A imagem de satélite é oriunda do satélite ALOS, do qual selecionou-se uma cena do sensor PRISM, com resolução espacial de 2,5 m, esta possui dimensão de 35 x 70 km, a classificação da imagem orbital e do mapa da distribuição espacial de corós foi efetuada no programa computacional ENVI; para tal foi utilizada a classificação não supervisionada, pelo algoritmo K-means, para avaliar a exatidão da classificação, esta foi relacionada com a verdade de campo (larvas m-²). Os modelos ajustados são diferentes para as espécies e áreas; a distribuição espacial das larvas de melolontídeos apresenta dependência espacial em todas as áreas; os semivariogramas indicam que as espécies de corós apresentam comportamento de variabilidade espacial diferenciado; os grides amostrais e a técnica de amostragem podem ser utilizados para caracterizar a distribuição espacial de corós; o mapa da distribuição espacial de larvas de melolontídeos demonstrou o comportamento agregado dessas espécies; as larvas de melolontídeos influenciaram na resposta espectral da cultura; o coeficiente Kappa é considerado bom; a imagem ALOS permite identificar os danos de larvas de melolontídeos.

Orientador: José Antonio Siqueira Dias / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T06:29:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Roque_Wellington_D.pdf: 36135434 bytes, checksum: 2e9ca0be59b1286da36d45ebc67dfd0d (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A aplicação de sensores de umidade do solo vem aumentando devido à necessidade do uso eficiente da água para irrigação. Uma das técnicas amplamente utilizadas para o desenvolvimento desses sensores é a de dissipação de calor. Nesta técnica, um elemento aquecedor é usado para aplicar um pulso de calor no solo, gerando um aumento de temperatura, o qual é mensurado e relacionado com a umidade do solo. Porém, um dos principais problemas desse tipo de sensor é sua baixa sensibilidade. Buscando resolver esse problema, foi desenvolvido um sensor que utiliza um transistor bipolar como único elemento aquecedor e transdutor de temperatura. Uma energia aplicada causa aquecimento no transistor e consequentemente provoca uma variação na tensão da junção base-emissor. Com isso, realizamos um estudo, a fim de determinar qual o valor ideal de energia aplicada que proporcionaria a máxima sensibilidade na medida da variação da temperatura. Para isso foram utilizados para fabricação dos sensores 16 transistores com encapsulamento metálico (TO - 18). Os sensores foram inseridos em amostras de solo deformadas, que foram saturadas para realização da medida da umidade do solo, através do método gravimétrico. Foram realizados com cada sensor curvas de calibração relacionando a umidade do solo com a com o valor de ?T, para os diferentes valores de energias fornecidos no sensor. Após análise dos dados, foram escolhidos dois sensores que apresentaram maior variação entre suas curvas de calibração para serem inseridos em uma solução de Agar Agar e no Ar, realizando várias medidas nos sensores, sempre com os mesmos valores de energia, para verificar a repetibilidade dos mesmos. Os resultados mostraram que, em relação à energia aplicada no sensor, àquela que proporcionou uma maior sensibilidade em função da umidade do solo foi de 1:5J (25 V, 6,3 mA, 10 s). Foi constatado que a sensibilidade do sensor melhora com o aumento da potência, sendo que esta melhora é relativamente independente da energia fornecida. Em relação às medidas realizadas no Agar Agar, observamos uma melhora considerável do erro em função das medidas realizadas no solo, de 10% para o solo, para 4% no Agar Agar. Para as medidas realizadas no Ar, o valor do erro diminui para 1%. Para as medidas realizadas no solo, na solução de Agar Agar e no Ar, chegamos à conclusão que a diminuição do erro das medidas realizadas em cada um deles, ocorre devido à mudança do contato do sensor com o solo durante as medidas, visto que o solo, quando começa perder umidade ele altera o seu volume, levando a uma diminuição da superfície de contato do mesmo com o sensor. Esse erro pode ser também em função da variação da densidade do solo que ocorre durante a realização dos ensaios, causando uma diferença no valor das medidas, já citadas em outras literaturas. Observamos também que para a melhor utilização do sensor em diferentes faixas de umidade do solo, há a necessidade de alterar a energia aplicada, devido à sensibilidade de o sensor ser maior para umidades mais baixas (abaixo de 30%), necessitando de um acréscimo do valor da energia aplicada para se obter uma melhor sensibilidade para umidades altas (acima de 30%) / Abstract: The use of soil moisture sensors is increasing due to the need for efficient use of water for irrigation. One technique widely used for the development of these sensors is the heat dissipation. In this technique, a heater element is used for applying a pulse of heat into the soil, causing a rise in temperature, which is measured and related to the soil moisture. However, a major problem of this type of sensor is its low sensitivity. To solve this problem, we developed a sensor that uses a bipolar transistor as a single element heater and temperature transducer. Energy applied to the transistor causes its heating, which in turn causes a variation on the voltage of the base-emitter junction. So we conducted a study to determine the optimal value of energy applied to provide maximum sensitivity in the measurement of temperature variation. To do this, 16 metal case TO-18 package transistors were used in the fabrication of the sensors. The sensors were inserted in deformed soil samples, which were water-saturated to perform the measurement of soil moisture using the gravimetric method. With each sensor we obtained calibration curves relating the soil moisture to the value of temperature for the different values of energy supplied to the sensor. After analyzing the data, two sensors that showed greater temperature variation in their calibration curves were chosen to be inserted into a solution of Agar Agar and in the air, in order to perform multiple measurements with the sensors at the same energy values to check their repeatability. The results showed that the energy which provided a greater sensitivity as a function of soil moisture was 1,5 J (25 V, 6,3 mA 10 s). We have found that the sensor sensitivity improves with increasing dissipated power and this improvement is relatively independent of the energy supplied. Regarding the measurements performed in Agar Agar, we observed a significantly lower error compared to the measurements taken in the soil: from 10% for the soil measurements to 4% in the Agar Agar. For the measurements made in air, the error decreased to 1%. For the measurements made in soil, in solution of Agar Agar and in air, we concluded that the decrease of the measurements errors performed in each of them occurs due to a changing in the contact between the sensor and the media during the measurements, because the soil changes its volume when it begins to lose moisture, leading to a decreased surface contact with the sensor. This error can also be due to the variation of soil density that occurs during the tests. We also observed that for the best use of this sensor in different ranges of soil moisture there is a need to change the applied power due to the higher sensitivity of the sensor for moisture content below 30%, needing an increase in the amount of this power to obtain a better sensitivity to humidity above 30% / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Resumo: A cultura do milho apresenta sistema radicular com alto potencial de desenvolvimento. Assim sendo, os atributos físicos do solo são de extrema importância à sua produtividade, uma vez que em condições adversas podem dificultar a penetração das raízes, e conseqüentemente limitar o adequado aproveitamento dos nutrientes e da água disponível. No ano de 2005, na Fazenda Bonança (Agropecuária Dahma), município de Pereira Barreto (SP), Brasil (20o40'12'' latitude S; 51o01'50'' longitude W), foi instalado o presente ensaio em uma área irrigada por pivô central e manejada no sistema de integração agricultura-pecuária, com plantio direto de milho sobre brachiária. Os atributos analisados foram: produtividade de forragem do milho (MSF), macroporosidade (MA), microporosidade (MI), porosidade total (PT), densidade (DS), resistência à penetração (RP) e umidade gravimétrica (UG) de um Latossolo Vermelho Distrófico (Acrustox Háplico), nas profundidades 1 (0-0,10 m), 2 (0,10- 0,20 m) e 3 (0,20-0,30 m). O objetivo foi estudar a variabilidade e as correlações lineares e espaciais entre os atributos da planta e do solo, visando selecionar um indicador da qualidade física do solo de boa representatividade para a produtividade da forragem. Foi instalada a malha geoestatística para a coleta dos dados do solo e da planta, contendo 125 pontos amostrais, numa área de 2500 m2 e declive homogêneo de 0,025 m/m. No geral, os atributos estudados, além de não terem revelado distribuição aleatória, apresentaram variabilidade entre baixa e muito alta. Seguiram padrões espaciais claramente definidos, com alcances da dependência espacial entre 6,6 e 31,1 metros. Assim, o maior alcance que poderá assegurar extrema semelhança em magnitude para qualquer atributo estudado, e que poderá alimentar os pacotes computacionais direcionados à ...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Corn crops have great potential of root development. Therefore, the physical soil features are of great importance to the crops yields, as the unfavorable conditions may hinder root penetration and, thus, limit the nutrient and available water uptake. This experiment was established in 2005, on Bonança Farm (Dahma Agrarian), in Pereira Barreto (SP), Brasil (20°40'12'' latitude S; 51°01'50'' longitude W), in an area which was irrigated with centerpivot and managed according to the crop-livestock integration system, with corn under the notillage on Brachiaria. The analyzed characteristics were: corn forage yield (CFY), macroporosity (MA), microporosity (MI), total porosity (TP), density (SD), penetration resistance (PR) and gravimetric moisture (GM) of a Typic Hapludox in the depths of 1 (0- 0.10 m), 2 (0.10-0.20 m) and 3 (0.20-0.30 m). The objective was to study the variability and the linear and spatial correlations between the plant and the soil features, aiming at selecting an indicator for the physical quality of the soil which represents forage yield. A geostatistical mesh was installed for data collecting regarding the soil and the plant, with 125 sampling stations, in an area of 2500 m2 and homogeneous slope of 0.025 m/m. On the whole, the evaluated features, besides not showing random distribution, showed variability between low and very high. Spatial patterns which were clearly defined with the ranges of spatial dependence between 6.6 and 31.1 m have been followed. Therefore, the greatest range which can assure extreme magnitude similarity for any of the studied features, and which will be able to feed the software designed for precision farming, must be of 31.1 m. Despite the fact that the simple linear correlation between CFY and MI2 was low, it was extremely significant. However, from the spatial point of view, there has been high inverse correlation...(Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Luiz Malcolm Mano de Mello / Coorientador: Morel de Passos e Carvalho / Banca: Marcelo Andreotti / Banca: Rubens Siqueira / Mestre

A agricultura de precisão tem agregado alto valor para os agricultores por causa das tecnologias que estão ligadas a ela. Sistemas que extraem informações de imagens digitais são extremamente utilizados para que o agricultor tome decisões a fim de aumentar sua produtividade. Uma das técnicas de realizar o monitoramento é a construção de um mosaico de imagens aéreas, onde são utilizadas aeronaves voando em baixa altitude. Esta técnica pode levar dezenas de horas para ser concluída, dependendo da configuração do computador que a executa. Com o intuito de reduzir o tempo nessa construção e tornar possível o embarque a essa aplicação, este trabalho apresenta uma maneira simplificada de construir o mosaico de imagens aéreas baseada na técnica de georreferenciamento direto, no qual utiliza a computação heterogênea para acelerar o desempenho. Essa abordagem é composta por apenas três técnicas que também compõem a abordagem clássica para a construção de mosaicos (warping, extração de características e combinação de características), além de inserir em seus cálculos os dados fornecidos pelos sensores GPS e IMU com a finalidade de direcionar e posicionar cada imagem pertencente ao conjunto que formará o mosaico. A plataforma de computação heterogênea utilizada neste trabalho é a NVIDIA Jetson TK1 escolhida pelo fato de disponibilizar de uma GPU que suporta a linguagem de programação CUDA. Utilizando esta abordagem, a falta de correção da perspectiva do conteúdo (geometria) da imagem gera um resultado inesperado, pois os dados fornecidos pela IMU, ao contrário do que se imagina, apenas servem para corrigir a posição das coordenadas do GPS registradas no momento de captura de cada imagem que compõem o mosaico. O tempo de execução da aplicação desenvolvida é satisfatório tornando possível a adoção desta abordagem. / Accuracy agriculture has added value to farmers thanks to the new technologies that are linked to it. Systems that extract information from digital images are very usefull to help farmers making decisions in order to increase their productivity. One of the techniques to perform this kind of monitoring is the construction of an aerial imagery mosaic where aircrafts flies in low altitude. This technique may take hours to be completed, depending on computer\'s configuration. With the purpose of reducing time in this construction, this thesis presents a simplified way to make aerial imagery mosaic based on direct georeferencing. This approach is composed by three techniques that also make up the classic approach to building mosaics (warping, extraction of characteristics and combination of characteristics), the difference is with this technique here presented is also possible to insert into the calculations the data provided by the GPS and IMU sensors with the purpose of directing and positioning each image to the belonging set to form the mosaic. The heterogeneous computing platform used in this work is the NVIDIA JetsonTK1, this platform was chosen because it offers a GPU that supports the language of CUDA programming. If the images\' geometry errors weren\'t rectfyed, using this approach, an unexpected result happens, because the data provided by IMU, contrary to what is imagined, only serve to correct the position of the GPS coordinates recorded at the moment of capture of each image that composes the mosaic. The developing time in this application is satisfactory making the adoption of this approch favorable.

O desenvolvimento de soluções que auxiliem na extração de informações de dados oriundos de sistemas de sensoriamento remoto e outras geotecnologias são essenciais em diversas atividades, por exemplo, a identificação de requisitos para o monitoramento ambiental; a definição de regiões de conservação; o planejamento e execução de atividades de verificação quanto ao cumprimento e uso do espaço; o gerenciamento de recursos naturais; a definição de áreas protegidas e ecossistemas; e o planejamento para aplicação e reposição de insumos agrícolas. Neste contexto, o presente trabalho apresenta um método para parametrizar um algoritmo segmentador Multiresolution, de forma que os segmentos obtidos sejam os maiores possíveis dentro de limites pré-estabelecidos de heterogeneidade para os dados avaliados. O método faz uso de variografia, uma ferramenta geoestatística que apresenta uma estimativa de quanto duas amostras variam em uma região espacial, de acordo com a distância relativa entre elas. Mostra-se também como a avaliação de múltiplos variogramas pode ser empregada na delimitação de regiões quando combinada a este algoritmo de segmentação, desde que os dados estejam dispostos em uma grade amostral regularmente espaçada. O método desenvolvido utiliza o efeito pepita estimado para os atributos dispostos em camadas sobrepostas e quantifica a segmentação em dois momentos (ou médias) para identificar o valor do parâmetro espacial ótimo a ser aplicado no segmentador. Apresenta-se, como exemplos de aplicabilidade do método, três casos típicos desta área: (i) definição de zonas de manejo para agricultura de precisão; (ii) seleção de regiões para estimativas de degradação ambiental na vizinhança de ponto de coleta/observação de espécies; e (iii) a identificação de regiões bioclimáticas que compõem uma Unidade de Conservação da biodiversidade. / Information extraction of data derived from remote sensing and other geotechnologies is important for many activities, e.g., the identification of environmental requirements, the definition of conservation areas, the planning and implementation of activities regarding compliance of correct land use; the management of natural resources, the definition of protected ecosystem areas, and the spatial planning of agricultural input reposition. This thesis presents a parameter optimisation method for the Multiresolution segmentation algorithm. The goal of the method is to obtain maximum sized segments within the established heterogeneity limits. The method makes use of variography, a geostatistical tool that gives a measure of how much two samples will vary in a region depending on the distance between each one of them. The variogram nugget effect is measured for each attribute layer and then averaged to obtain the optimal value for spatial segmentation with the Multiresolution algorithm. The segments thus obtained are superimposed on a regularly spaced sampled grid of georeferenced data to divide the region under study. To show the usefulnesss of this method, the following three case studies were performed: (i) the delineation of precision farming management zones; (ii) the selection of regions for environmental degradation estimates in the neighbourhood of species occurrence points; and (iii) the identification of bioclimatic regions that are present in biodiversity conservation units.

In the current agricultural context, agricultural machine unproductivity on fields and their impacts on soil along pathways are unavoidable. These machines have direct and indirect costs associated to their work in field, with non-productive time spent in manoeuvres when these are reaching field borders; likewise, there is a double application of product when machines are covering headlands while adding farm inputs. Both issues aggravate under irregular field geometry. Moreover, unproductive time can also appear in operations of loading/offloading the machine\'s reservoir with inputs/harvested-goods, which can increase with an improper use of the reservoir due to the inadequate machine path length. On the other hand, irregular steep surfaces present a problem for establishment of row crops and machine paths towards erosion. Though contouring (i.e., performing field operations perpendicular to slope direction) is a common practice to reduce runoff and increase water infiltration, still elevation contours are never parallel, while machine operations always are. Many of these issues were target for optimization in computer path planning for agricultural machines, where unproductivity was overall minimized and attempts of soil loss reduction by more proper path establishment also yielded results. This thesis gathered these issues in a combined path planning approach making possible to address soil loss and unproductive costs to their proper location. A number of methods was proposed and modified: creating and replicating steerable machine track; finding more optimal references for path coverage on irregular surfaces (curved or straight); quantifying the impacts of soil loss for a given path pattern; identifying spatially the water flow and concentration; defining geometrically different manoeuvre types and calculate its time, space and energy demands; obtain the overlapped area of input application; and quantifying the machine replenishment cost in relation to underuse of its reservoir for following tracks of inadequate length. An algorithm-application was achieved, which is capable of simulating a large number of path coverage scenarios and to display optimized ones based on a user defined criteria. Sugarcane crop, grown in Brazilian conditions, was the main object of study in this thesis because of its high in-field mechanization costs (along with unproductive operational costs), high susceptibility of soil erosion in its planting phase, and for occupying an area of predominant rolling surface. Case studies were subject to this algorithm that provided suitable outputs with minimized impacts. The outputs of the algorithm were comprehensive and showed potential for the methods to be used by agricultural decision makers. / No contexto agrícola atual, improdutividade de máquinas agrícolas em campo e seus impactos sobre o solo ao longo de suas vias são inevitáveis. Estas máquinas têm custos diretos e indiretos associados ao seu trabalho no campo, como tempo improdutivo gasto em manobras quando estes atingem os limites do talhão. Também nestes limites, há uma dupla aplicação de insumos agrícolas quando as máquinas estão cobrindo cabeceiras. Ambas as questões se agravam em talhões de geometria irregular. Além disso, o tempo improdutivo também pode aparecer em operações de carga / descarga do reservatório da máquina com insumos / bens colhidos, o que pode aumentar com um uso indevido do reservatório da máquina devido ao comprimento inadequado do percurso em campo. Ainda, superfícies irregulares e íngremes apresentam um problema para o estabelecimento de culturas em fileira e caminhos de máquinas contra declive. Apesar de operações em nível serem uma prática comum para reduzir o escoamento e aumentar a infiltração de água, curvas de nível nunca são paralelas, enquanto operações agrícolas são sempre paralelas. Muitas destas questões foram alvo de otimização computacional para planejamento de percursos de para máquinas agrícolas, onde a ineficiência foi, em geral, minimizada e tentativas de redução da perda de solo estabelecimento de percursos mais adequados também produziu resultados. Esta tese reuniu estas questões em uma abordagem de planejamento de percurso quantificando e direcionando custos de perda de solo e improdutividade de máquinas para sua devida localização. Métodos foram propostos e modificados, como: criar e replicar trajetos transitáveis de máquinas; encontrar referências ideais para a cobertura do trajeto em superfícies irregulares (curvas ou retas); quantificação dos impactos da perda de solo por um determinado padrão de percursos; identificar espacialmente o fluxo da água e sua concentração; definir geometricamente diferentes tipos de manobras e calcular o seu tempo, espaço e energia demandada; obter a área sobreposta de aplicação de insumos; e quantificar custo de reposição da máquina em relação à subutilização de seu reservatório para seguir trajetos de comprimento inadequado. Um aplicativo-algoritmo foi obtido capaz de simular um grande número de cenários de padrões de percurso, e exibindo aqueles que foram otimizados por critérios definidos pelo usuário. A cultura da cana, em condições brasileiras, foi a principal cultura de estudo nesta tese devido ao seu alto custo de mecanização (assim como custos operacionais improdutivos), alta suscetibilidade à erosão do solo na sua fase de plantio, e ocupando predominantemente áreas de superfície irregular. Os estudos de caso foram sujeitos ao algoritmo que obteve resultados coerentes e impactos minimizados. Os resultados do algoritmo mostram potencial para que os métodos avaliados sejam utilizados por tomadores de decisão da área agrícola.

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:19:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daurimar Mendes da Silva.pdf: 4676770 bytes, checksum: 205397680d88c57f767ce2df43f7b077 (MD5) Previous issue date: 2013-08-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the future it will be essential to robotics in the agricultural environment, with great opportunity at this time to development new work and research, with the generation of patents, transforming knowledge into commercial products. The current technological advances allow the use of extremely minor processing architectures in relation to personal computers, giving us the ability to build new agricultural equipment using sensors (GPS, ultrasound, multispectral visible, infrared, images); changing paradigms and promoting the work at smaller scales can reach the leaf level through intelligent autonomous robots acting in the desired place, at the appropriate time, and navigating the appropriate path. Thus, the present study aimed to develop an autonomous agricultural robot (Field Robot) called NAVIGO, whose function is to traverse farmland collecting soil samples. To that end, we developed a mobile platform with a robotic arm using embedded computing system based on the Android mobile phone (Smartphone) and IOIO for Android controller. The system as a whole is intended to navigation in the role of information gatherer (soil amples). Results showed stable performance of the prototype allowing its use as a handy tool in performing the sampling of soils for agricultural areas for small and medium businesses. / No futuro será indispensável a robótica no ambiente agrícola, sendo grande oportunidade neste momento o desenvolvimento de novos trabalhos e pesquisas, com a geração de patentes, transformando os conhecimentos em produtos comerciais. Os avanços tecnológicos atuais permitem utilizar arquiteturas de processamento extremamente menores em relação aos computadores pessoais, que nos dão condições de construir novos equipamentos agrícolas utilizando sensores (GPS, ultrassom, multiespectral visível, infrared, imagens); modificando paradigmas e promovendo o trabalho em escalas menores podendo chegar ao nível foliar, através de robôs inteligentes autônomos atuando no lugar desejado, no momento apropriado, e navegando no trajeto adequado. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de um robô agrícola autônomo (Field Robot), denominado NAVIGO, que tem por função percorrer talhões agricultáveis coletando amostras de solos. Para tanto, foi desenvolvido uma plataforma móvel com um braço robótico utilizando sistema computacional embarcado baseado no telefone móvel Android (Smartphone) e controlador IOIO para Android. O sistema como um todo tem por finalidade a navegação desempenhando a função de coletor de informações (amostras de solos). Os resultados obtidos demonstraram atuação estável do protótipo permitindo o seu uso como ferramenta útil na execução de coletas de amostras de solos para áreas agrícolas de pequeno e médio porte.