Uso de imagens multiespectrais de baixo custo para classificar n?veis de N aplicados ao solo em Agricultura de Precis?o

Submitted by Sandra Pereira (srpereira@ufrrj.br) on 2018-02-09T11:41:07Z No. of bitstreams: 1 2016 - Ramon de Souza Victorino da Silva.pdf: 1815548 bytes, checksum: d38cb3bc107f782e4c75f4e66118d838 (MD5) === Made available in DSpace on 2018-02-09T11:41:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016 - Ramon d...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Silva, Ramon de Souza Victorino da
Other Authors: Varella, Carlos Alberto Alves
Format: Others
Language:Portuguese
Published: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro 2018
Subjects:
Online Access:https://tede.ufrrj.br/jspui/handle/jspui/2198
id ndltd-IBICT-oai-localhost-jspui-2198
record_format oai_dc
collection NDLTD
language Portuguese
format Others
sources NDLTD
topic Nitrogen Fertilizers
Nitrogen
Precision Farming
Multispectral Images
Fertilizantes Nitrogenados
Nitrog?nio
agricultura de precis?o
imagens multiespectrais
Ci?ncias Agr?rias
spellingShingle Nitrogen Fertilizers
Nitrogen
Precision Farming
Multispectral Images
Fertilizantes Nitrogenados
Nitrog?nio
agricultura de precis?o
imagens multiespectrais
Ci?ncias Agr?rias
Silva, Ramon de Souza Victorino da
Uso de imagens multiespectrais de baixo custo para classificar n?veis de N aplicados ao solo em Agricultura de Precis?o
description Submitted by Sandra Pereira (srpereira@ufrrj.br) on 2018-02-09T11:41:07Z No. of bitstreams: 1 2016 - Ramon de Souza Victorino da Silva.pdf: 1815548 bytes, checksum: d38cb3bc107f782e4c75f4e66118d838 (MD5) === Made available in DSpace on 2018-02-09T11:41:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016 - Ramon de Souza Victorino da Silva.pdf: 1815548 bytes, checksum: d38cb3bc107f782e4c75f4e66118d838 (MD5) Previous issue date: 2016-02-18 === Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior, CAPES, Brasil. === The aim of this project was to develop a statistical classifier based on algorithms using Bayesian theorem for prediction of nitrogen applied to the soil using low cost multispectral images Tifton85 pastures From information obtained from these images the indexes were calculated spectrum, which was used in a feature vector for discriminating N levels applied to the soil. The research was developed in the Rural Federal University of Rio de Janeiro, Department of Engineering, Machinery Area and Energy in Agriculture. The data were obtained from an experiment installed in the production area of Company Feno Rio Agro LTDA, partner in the project. Images were acquired in 2 times one after 36 days due to the cutting standardization of culture using a UAV (Unmanned Aerial Vehicle) and at 7, 14, 21, 28, 35, 42, 56 days using an imaging platform an experiment with 6 portions 250m2 (10x25m) containing respectively the treatments (0, 50, 100, 150, 200 and 250 kg ha-? N), statistical analyzes were performed the computer program SAS version student using PROCDISCRIM procedure. It was determined discriminant functions for each dose of nitrogen, using as feature vectors vegetation indices (NDVI, GNIR, SAVI, GNDVI, RNIR). These discriminant functions were tested in a Bayesian classifier, and the highest accuracies were using vegetation indices together getting a Kappa coefficient and overall accuracy of 83% and 80%, respectively. The results indicate that low cost multispectral images can be used to develop classifiers of nitrogen applied to the soil. These binders may be applied in computational algorithms in agricultural machinery control systems for fertilizer application at variable rates in precision agriculture. === O objetivo geral deste projeto foi desenvolver um classificador estat?stico com base em algoritmos utilizando o teorema bayesianos para predi??o de doses de nitrog?nio aplicadas ao solo, atrav?s de imagens multiespectrais de baixo custo em pastagens de Tifton85 A partir de informa??es obtidas nessas imagens foram calculados os ?ndices espectrais, os quais foram utilizados em um vetor de caracter?sticas para discriminar n?veis de N aplicados ao solo. A pesquisa foi desenvolvida na Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Departamento de Engenharia, ?rea de M?quinas e Energia na Agricultura. Os dados foram obtidos de um experimento instalado no campo de produ??o da Empresa Feno Rio Agro LTDA, parceira do projeto. As imagens foram adquiridas em 2 momentos uma ap?s 36 dias decorrentes ao corte de uniformiza??o da cultura utilizando um VANT (Ve?culo A?reo N?o Tripulado) e aos 7, 14, 21, 28, 35, 42, 56 dias utilizando uma plataforma de capta??o de imagens de um experimento com 6 parcelas contendo respectivamente os tratamentos (0, 50, 100, 150, 200 e 250 kg ha -? de N), as an?lises estat?sticas foram realizadas no programa computacional SAS vers?o estudante, utilizando o procedimento PROCDISCRIM. Determinou-se fun??es discriminantes para cada dose de nitrog?nio, utilizando-se como vetores de caracter?sticas os ?ndices de vegeta??o (NDVI, GNIR, SAVI, GNDVI, RNIR). Essas fun??es discriminantes foram testadas em um classificador bayesiano, sendo que a maior acur?cia de classifica??o foi utilizando os ?ndices de vegeta??o em conjunto obtendo um coeficiente Kappa e a exatid?o global de 83% e 80%, respectivamente. Os resultados indicam que imagens multiespectrais de baixo custo podem ser utilizadas para desenvolver classificadores de doses de nitrog?nio aplicadas ao solo. Esses classificadores poder?o ser aplicados em algoritmos computacionais em sistemas de controle de m?quinas agr?colas para aplica??o de fertilizantes a taxas vari?veis em agricultura de precis?o.
author2 Varella, Carlos Alberto Alves
author_facet Varella, Carlos Alberto Alves
Silva, Ramon de Souza Victorino da
author Silva, Ramon de Souza Victorino da
author_sort Silva, Ramon de Souza Victorino da
title Uso de imagens multiespectrais de baixo custo para classificar n?veis de N aplicados ao solo em Agricultura de Precis?o
title_short Uso de imagens multiespectrais de baixo custo para classificar n?veis de N aplicados ao solo em Agricultura de Precis?o
title_full Uso de imagens multiespectrais de baixo custo para classificar n?veis de N aplicados ao solo em Agricultura de Precis?o
title_fullStr Uso de imagens multiespectrais de baixo custo para classificar n?veis de N aplicados ao solo em Agricultura de Precis?o
title_full_unstemmed Uso de imagens multiespectrais de baixo custo para classificar n?veis de N aplicados ao solo em Agricultura de Precis?o
title_sort uso de imagens multiespectrais de baixo custo para classificar n?veis de n aplicados ao solo em agricultura de precis?o
publisher Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
publishDate 2018
url https://tede.ufrrj.br/jspui/handle/jspui/2198
work_keys_str_mv AT silvaramondesouzavictorinoda usodeimagensmultiespectraisdebaixocustoparaclassificarnveisdenaplicadosaosoloemagriculturadepreciso
AT silvaramondesouzavictorinoda lowcostmultispectralimagesusedtosortnlevelsappliedtothesoilinprecisionagriculture
_version_ 1718927084648136704
spelling ndltd-IBICT-oai-localhost-jspui-21982019-01-22T00:51:30Z Uso de imagens multiespectrais de baixo custo para classificar n?veis de N aplicados ao solo em Agricultura de Precis?o Low-cost multispectral images used to sort N levels applied to the soil in Precision Agriculture. Silva, Ramon de Souza Victorino da Varella, Carlos Alberto Alves Delgado, Rafael Coll Zonta, Everaldo Pinto, Francisco de Assis de Carvalho Nitrogen Fertilizers Nitrogen Precision Farming Multispectral Images Fertilizantes Nitrogenados Nitrog?nio agricultura de precis?o imagens multiespectrais Ci?ncias Agr?rias Submitted by Sandra Pereira (srpereira@ufrrj.br) on 2018-02-09T11:41:07Z No. of bitstreams: 1 2016 - Ramon de Souza Victorino da Silva.pdf: 1815548 bytes, checksum: d38cb3bc107f782e4c75f4e66118d838 (MD5) Made available in DSpace on 2018-02-09T11:41:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016 - Ramon de Souza Victorino da Silva.pdf: 1815548 bytes, checksum: d38cb3bc107f782e4c75f4e66118d838 (MD5) Previous issue date: 2016-02-18 Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior, CAPES, Brasil. The aim of this project was to develop a statistical classifier based on algorithms using Bayesian theorem for prediction of nitrogen applied to the soil using low cost multispectral images Tifton85 pastures From information obtained from these images the indexes were calculated spectrum, which was used in a feature vector for discriminating N levels applied to the soil. The research was developed in the Rural Federal University of Rio de Janeiro, Department of Engineering, Machinery Area and Energy in Agriculture. The data were obtained from an experiment installed in the production area of Company Feno Rio Agro LTDA, partner in the project. Images were acquired in 2 times one after 36 days due to the cutting standardization of culture using a UAV (Unmanned Aerial Vehicle) and at 7, 14, 21, 28, 35, 42, 56 days using an imaging platform an experiment with 6 portions 250m2 (10x25m) containing respectively the treatments (0, 50, 100, 150, 200 and 250 kg ha-? N), statistical analyzes were performed the computer program SAS version student using PROCDISCRIM procedure. It was determined discriminant functions for each dose of nitrogen, using as feature vectors vegetation indices (NDVI, GNIR, SAVI, GNDVI, RNIR). These discriminant functions were tested in a Bayesian classifier, and the highest accuracies were using vegetation indices together getting a Kappa coefficient and overall accuracy of 83% and 80%, respectively. The results indicate that low cost multispectral images can be used to develop classifiers of nitrogen applied to the soil. These binders may be applied in computational algorithms in agricultural machinery control systems for fertilizer application at variable rates in precision agriculture. O objetivo geral deste projeto foi desenvolver um classificador estat?stico com base em algoritmos utilizando o teorema bayesianos para predi??o de doses de nitrog?nio aplicadas ao solo, atrav?s de imagens multiespectrais de baixo custo em pastagens de Tifton85 A partir de informa??es obtidas nessas imagens foram calculados os ?ndices espectrais, os quais foram utilizados em um vetor de caracter?sticas para discriminar n?veis de N aplicados ao solo. A pesquisa foi desenvolvida na Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Departamento de Engenharia, ?rea de M?quinas e Energia na Agricultura. Os dados foram obtidos de um experimento instalado no campo de produ??o da Empresa Feno Rio Agro LTDA, parceira do projeto. As imagens foram adquiridas em 2 momentos uma ap?s 36 dias decorrentes ao corte de uniformiza??o da cultura utilizando um VANT (Ve?culo A?reo N?o Tripulado) e aos 7, 14, 21, 28, 35, 42, 56 dias utilizando uma plataforma de capta??o de imagens de um experimento com 6 parcelas contendo respectivamente os tratamentos (0, 50, 100, 150, 200 e 250 kg ha -? de N), as an?lises estat?sticas foram realizadas no programa computacional SAS vers?o estudante, utilizando o procedimento PROCDISCRIM. Determinou-se fun??es discriminantes para cada dose de nitrog?nio, utilizando-se como vetores de caracter?sticas os ?ndices de vegeta??o (NDVI, GNIR, SAVI, GNDVI, RNIR). Essas fun??es discriminantes foram testadas em um classificador bayesiano, sendo que a maior acur?cia de classifica??o foi utilizando os ?ndices de vegeta??o em conjunto obtendo um coeficiente Kappa e a exatid?o global de 83% e 80%, respectivamente. Os resultados indicam que imagens multiespectrais de baixo custo podem ser utilizadas para desenvolver classificadores de doses de nitrog?nio aplicadas ao solo. Esses classificadores poder?o ser aplicados em algoritmos computacionais em sistemas de controle de m?quinas agr?colas para aplica??o de fertilizantes a taxas vari?veis em agricultura de precis?o. 2018-02-09T11:41:07Z 2016-02-18 info:eu-repo/semantics/publishedVersion info:eu-repo/semantics/masterThesis Silva, Ramon de Souza Victorino da. Uso de imagens multiespectrais de baixo custo para classificar n?veis de N aplicados ao solo em Agricultura de Precis?o. 2016. [51 folhas]. Disserta??o( PROGRAMA DE P?S-GRADUA??O EM ENGENHARIA AGR?COLA E AMBIENTAL) - Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, [Serop?dica, Rio de Janeiro] . https://tede.ufrrj.br/jspui/handle/jspui/2198 por BAESSO, M.; PINTO, F. A. C., QUEIROZ, D. M.; VIEIRA, L.B.; Alves, E. A. Determina??o do "status" nutricional de nitrog?nio no feijoeiro utilizando imagens digitais coloridas. Engenharia Agr?cola, 27(2), 520-528, 2007 BAUSH, W. C.; DUKE, H. R. Remote sensing of plant nitrogen status in corn. Transactions of the ASAE, v. 39, n. 5, p. 1869-1875, 1996. < http://dx.doi.org/10.13031/2013.27665 > BOTTEGA, E. L. et al. Variabilidade espacial de atributos do solo em sistema de semeadura direta com rota??o de culturas no cerrado brasileiro. Ci?ncia Agron?mica, Fortaleza, v. 44, n. 1, p. 1-9, jan. 2013. CONGALTON, RUSSELL G.; MEAD, ROY A. A review of three discrete multivariate analysis techniques used in assessing the accuracy of remotely sensed data from error matrices. Geoscience and Remote Sensing, IEEE Transactions on, n. 1, p. 169-174, 1986. DURO, DENNIS C.; FRANKLIN, STEVEN E.; DUB?, MONIQUE G. A comparison of pixel-based and object-based image analysis with selected machine learning algorithms for the classification of agricultural lan dscapes using SPOT-5 HRG imagery. Remote Sensing of Environment, v. 118, p. 259-272, 2012. OLIVEIRA, M. A., et al. . An?lise de crescimento do capim-bermuda ?Tifton 85?(Cynodon spp.). Rev. bras. zootec, 29(6), pag.1930-1938. 2000. FALKER, Automa??o agr?cola. Manual do medidor eletr?nico de teor clorofila. (ClorofiLOG/CFL 1030). Porto Alegre, 33p. 2008. GITELSON, A.A., Y.J. KAUFMAN, AND M.N. MERZLYAK, 1996. Use of a green channel in remote sensing of global vegetation from EOS-MODIS, Remote Sens. Environment, v.58, n3, p.289-298, 1996. < http://dx.doi.org/10.1016/S0034-4257(96)00072-7 > GOMIDE, C.A.M., GOMIDE, J.A. Morfog?nese e an?lise decrescimento de cultivares de Panicum maximum. In:REUNI?O ANUAL DA SOCIEDADE BRASILEIRADE ZOOTECNIA, 33, 1996, Fortaleza. Anais.Fortaleza:SBZ, 1996. p.403-405. GUIJARRO, M; RIOMOROS, I; PAJARES; G; ZITINSKI; P. Discrete wavelets transform for improving greenness image segmentation in agricultural imagens; Computers and Electronics in Agriculture, Volume 118, Pages 396-407, 2015. HUETE, A. R. A soil-adjusted vegetation index (SAVI). Remote sensing of environment, v. 25, n. 3, p. 295-309, 1988. < http://dx.doi.org/10.1016/0034-4257(88)90106-X > JUNIOR, E. B. et al. Um novo clorofil?metro para estimar os teores de clorofila em folhas do capim Tifton 85. Ci?ncia Rural, v. 42, n. 12, p. 2241-2245, 2012. 48 JOHNSON, R. A.; WICHERN, D. W.; Applied Multivariate statistical analysis, 4. ed., Rio de Janeiro: Prentice-Hall, 816 p,1999. LANDIS, J. R.; KOCH, G. G. The measurement of observer agreement for categorical data. Biometrics, United States, v. 33, n. 1, p. 159-174, 1997. LI, HELI et al. Variations in crop variables within wheat canopies and responses of canopy spectral characteristics and derived vegetation indices to different vertical leaf layers and spikes. Remote Sensing of Environment, v. 169, p. 358-374, 2015. MATHWORKS. Image Processing Toolbox for use with MATLAB Release 12. Image Processing Toolbox User's Guide Revised for Version 2.2.2, 511p. Massachusetts, 2000. NIJLAND, W., DE JONG, R., DE JONG, S. M., WULDER, M. A., BATER, C. W., & COOPS, N. C. (2014). Monitoring plant condition and phenology using infrared sensitive consumer grade digital cameras. Agricultural and Forest Meteorology, 184, 98-106. PREMAZZI, L.M.; MONTEIRO, F.A. Produ??o do capim? Tifton 85 submetido a doses e ?pocas de aplica??o de nitrog?nio ap?s o corte. Boletim da Ind?stria Animal, v.59, n.1, p.1- 16, 2002. ROUSE JR, J.W. et al. Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS. NASA special publication, v. 351, p. 309, 1974. RICHARDSON, A.D., BRASWELL, B.H., HOLLINGER, D.Y., JENKINS, J.P., OLLINGER, S.V..Near-surface remote sensing of spatial and temporal variation in canopy phenology. Ecol. Appl. 19, 1417?1428. 2009. SANTOS, M.E.R.; FONSECA, D.M.; BALBINO, E.M. et al. Capim-braqui?ria diferido e adubado com nitrog?nio: produ??o e caracter?sticas da forragem. Rev. Bras. Zootec., v.38, p.650-656, 2009 SILVA JUNIOR, M?rio C. da et al . Using an aerial system of remote sensing to detect different nutritional status in Brachiaria decumbens. Eng. Agr?c. Jaboticabal , v. 33, n. 5, p. 1049-1062,2013.< http://dx.doi.org/10.1590/S0100-69162013000500016.> SILVA, R.; VAL?RIA M. M. et al. Uso de clorofilometro na avalia??o da aduba??o nitrogenada e pot?ssica no capim Tifton 85. Revista Brasileira de Sa?de e Produ??o Animal, v. 12, n. 3, 2011. TEDESCO, J.M., GIANELLO, C., BISSANI, C.A., BOHNEN, H., VOLKWEISS, S.J.An?lise de Solo, Plantas e outros materiais. . UFRGS, Porto Alegre, Brazil. 1995 VARELLA, C. A. A.; PINTO, F. A. C.; QUEIROZ., D. M. ; SENA J., DARLY G. de. Determina??o da cobertura do solo por an?lise de imagens e redes neurais. Rev. Bras. Eng. Agr?c. Ambient, vol.6, n.2, pp. 225-229, 2002 ISSN 1807-1929. http://dx.doi.org/10.1590/S1415-43662002000200007. WIEGAND, C. L. et al. Vegetation indices in crop assessments. Remote Sensing of Environment, v. 35, n. 2, p. 105-119, 1991. < http://dx.doi.org/10.1016/0034-4257(91)90004P > ZHANG, Y.; SLAUGHTER, D. C. Hyperspectral species mapping for automatic weed control in tomato under thermal environmental stress.Computers and electronics in agriculture, v. 77, n. 1, p. 95-104, 2011. info:eu-repo/semantics/openAccess application/pdf Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia Agr?cola e Ambiental UFRRJ Brasil Instituto de Tecnologia reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRRJ instname:Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro instacron:UFRRJ