O advento dos veículos aéreos não tripulados (Vants) ou drones trouxe à tona o emprego acentuado de programas computacionais para aquisição, tratamento e análise das imagens captadas por máquinas fotográficas embarcadas nesses robôs voadores. Surgida no final do século XX, a técnica de geoprocessamento vem se destacando, assim como os drones, que de uso militar e espacial originalmente passaram a povoar não só o imaginário popular, mas áreas que vão da indústria cinematográfica à horticultura
Centros de pesquisas e empresas privadas estão apostando no desenvolvimento e aprimoramento de programas que interpretam as imagens, transformando-as em dados úteis para o produtor. É o que vem fazendo o Laboratório de Imagem e Modelamento, da Embrapa Instrumentação (São Carlos – SP). “Investimos na criação de metodologias de processamento de imagens para drones de baixo custo capazes de operar em condições de campo adversas”, diz o pesquisador Lúcio André de Castro Jorge.
Para ele, as imagens tomadas por vants, aliadas a uma boa técnica de geoprocessamento, identificam com precisão na lavoura a existência de pragas e falhas, problemas de solo, áreas atingidas por erosão e assoreamento de rios, área atacada com nematoide, deficiência hídrica, porque um programa de computador indica com cores específicas esses problemas que provocam prejuízos nas propriedades.
O pesquisador vem desenvolvendo há mais de 15 anos soluções em software para uso, a princípio, em imagens captadas por qualquer aeronave. Algumas ferramentas estão disponíveis gratuitamente para os agricultores na página http://labimagem.cnpdia.embrapa.br/, como o sistema para análise da cobertura do solo – Siscob – e sistema de coleta geolocalizada – GeoFielder.
Técnicas de análise
As técnicas desenvolvidas pelo pesquisador para o tratamento das imagens estão sendo empregadas em cultura de cana, de citros, milho e algodão. Em Gavião Peixoto (SP), o engenheiro eletrônico está conduzindo estudos com vants para diagnóstico de uma doença que é considerada a mais importante, severa, séria, destrutiva e devastadora da citricultura mundial – o HLB (Huanglongbing), conhecida como greening.
No Estado de São Paulo, entre 2005 e 2012, a praga foi a causa da eliminação de 26,7 milhões de plantas, segundo dados divulgados pela Coordenadoria de Defesa Agropecuária (CDA), baseado nos relatórios de inspeção e erradicação de plantas que os produtores entregam semestralmente.
Uso adequado
Para um bom uso do vant, as dicas de Castro Jorge são cumprir algumas etapas, como planejamento de voo, voo com sobreposição, obtenção das imagens georeferenciadas, processamento das imagens, geração de mosaico, análise em uma ferramenta GIS – um sistema de informação geográfica – até chegar a geração de relatórios com interpretações das imagens captadas pelo aparelho. “Esse processo exige uma capacitação do agricultor e que deverá ser realizada pela Embrapa, por meio de cursos”, afirma.
Com essas informações em mãos, o produtor poderá elaborar os mapas de recomendações, como descompactação, fertilidade e aplicação de insumos a taxa variável, auxiliando nas tomadas de decisões. Segundo o pesquisador, a eficiência da tomada de decisão está ligada à obtenção mais rápida e precisa das informações.
Os sistemas – Siscob e GeolFielder e AfSoft – foram transferidos, em 2013, para a empresa Stonway, uma startup incubada na Fundação Parque de Alta Tecnologia de São Carlos (ParqTec), para adicionar novas funcionalidades aos softwares, prestar serviços de consultoria, customização, treinamentos e análises de amostras. De acordo com o diretor Leirsom Cantarini, a empresa também deverá oferecer capacitações em novas ferramentas, em fase de validação.
SisCob
O SisCob é um software para análise da cobertura sobre o solo. As imagens adquiridas são classificadas, possibilitando a quantificação de alterações e geração de mapas temáticos. As aplicações são voltadas ao monitoramento de pragas, doenças, deficiências na lavoura ou mesmo suas necessidades específicas.
Utilizando técnicas avançadas de processamento baseadas em sistemas inteligentes, obtêm-se análises rápidas e precisas. Proporciona ao agricultor e consultores informações para o diagnóstico e prognóstico da lavoura para acompanhar o desenvolvimento da cultura.
GeoFielder
É uma solução para coleta georreferenciada de dados e imagens. Utiliza software para computadores portáteis, câmeras e GPS acoplados. Com o auxílio da ferramenta, é possível executar missões para a aquisição de imagens e dados, realizar amostragens e inspeções em áreas de interesse.
AFSoft
O AFSoft é um software para análise foliar. Com ele é possível analisar imagens digitais de folhas capturadas com a utilização de câmeras fotográficas digitais, scanners ou câmeras de vídeo. Formatos padrões de imagem podem ser utilizados, incluindo bitmap e jpeg.
As imagens coletadas podem ser analisadas individualmente utilizando-se as ferramentas disponíveis. Por meio da identificação de regiões nas folhas é possível medir as áreas infestas por pragas ou lesionada por doenças, área de buracos, entre outras.
Uma das principais características do AFSoft é a realização de análises em lotes de imagens. São utilizadas técnicas baseadas em inteligência artificial para classificar os padrões encontrados nas folhas. O software permite avaliações da evolução da cultura.
Pioneirismo na agricultura
No Brasil, os primeiros relatos de vants ocorreram na década de 80, quando o Centro Tecnológico Aeroespacial (CTA) desenvolveu o projeto Acauã, para fins militares especificamente. Na área civil, também na década de 80, se destaca o projeto Helix, um vant de asa móvel que foi desativado nos anos seguintes. Mais tarde, o Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (Cenpra) desenvolveu o projeto do dirigível Aurora, que serviu para capacitar a equipe de desenvolvimento.
Na agricultura, a Embrapa Instrumentação é pioneira no emprego de veículos aéreos não tripulados, tendo iniciado pesquisas com o emprego destes aparelhos em 1998. A proposta era substituir as aeronaves convencionais, utilizadas na obtenção de fotografias aéreas, para monitoramento de áreas agrícolas e sujeitas a problemas ambientais, por vants de pequeno porte que realizassem missões pré-estabelecidas pelos usuários.
De lá para cá, a Embrapa investiu no desenvolvimento de outras plataformas e outras aeronaves, que fossem capazes de operar em condições de campo adversas, como as áreas agrícolas, porém com bom desempenho e baixo risco. Para isso, se inspirou no desenvolvimento de helicópteros sem piloto, muito flexível e preciso durante a pulverização destinada ao controle de pragas em culturas de arroz, soja e trigo. Em parceria com uma empresa americana, desenvolveu uma plataforma similar, com bom desempenho e robustez suficiente para campo.
A pesquisa está focada em duas frentes, no desenvolvimento de softwares e sistemas de captura de imagens adequados às diversas aplicações agrícolas, para diferentes escalas, de pequenas a grandes propriedades. Os testes estão sendo realizados em diversos modelos de aeronaves, como os sistemas multirrotores, os chamados multicópteros, todos embarcados com software livre, que são uma opção tecnológica mais barata para pequenas áreas.
Alguns testes são realizados em área do Laboratório de Referência Nacional em Agricultura de Precisão, em São Carlos (SP). Ainda está em fase de desenvolvimento um terceiro modelo de aeronave, de asa fixa, que pode ser jogado das mãos, operando em raios maiores, totalmente autônomo.
Regulamentação
Foi realizada em Campinas (SP) uma reunião para discutir a instrução normativa do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), sobre o uso de drones na pulverização de defensivos agrícolas. O encontro foi realizado em meados de julho nas dependências da Coordenadoria de Assistência Técnica Integral (Cati).
O objetivo da norma é trazer mais segurança na aplicação de defensivos, eficiência econômica e proteção tanto ao homem como ao meio ambiente. A Embrapa já desenvolve pesquisas com uso de drones desde 1998, principalmente no mapeamento de pragas e doenças nas culturas. “Mas tem contribuído com os avanços do uso do drone em diversas outras aplicações, como controle biológico via liberação de inimigos naturais com o uso desta tecnologia”, conta o pesquisador Lúcio Jorge, à frente das pesquisas com os veículos aéreos não tripulados na Embrapa Instrumentação.
Segundo ele, este tema também será coberto pela proposta de regulamentação, bem como na pulverização de insumos, adubos, fertilizantes ou agroquímicos diversos, na liberação de sementes e outras aplicações. “As contribuições da Embrapa nesta área podem viabilizar a criação de padrões, certificações e validações”, afirma.
Além da Embrapa, participaram da discussão representantes do Sindicato Nacional das Empresas de Aviação Agrícola (Sindag), da Associação Nacional de Defesa Vegetal (Andef), da Universidade Estadual Paulista (Unesp), da União da Indústria de Cana-de-Açúcar (Unica), auditores fiscais federais agropecuários do Mapa de vários Estados e empresas integradoras ou importadoras de drones e consultores da área de pulverização agrícola.
“A regulamentação evitará problemas de uso inadequado e vai possibilitar regular melhor o uso de drones para pulverização agrícola, minimizando riscos aos operadores e produtores. Vai também facilitar o uso em áreas nas quais só se era possível realizar a operação com pulverizador costal”, afirma o pesquisador. Além disso, já apresenta grandes vantagens para áreas de morros e cultivos adensados, onde nem o pulverizador costal era eficiente, e áreas como horticultura, café e silvicultura já apresentam operações rotineiras.
A versão preliminar da norma foi apresentada pela Divisão de Política de Produção e Desenvolvimento Agropecuário da Superintendência Federal da Agricultura de São Paulo com o apoio da Secretaria de Defesa Agropecuária do Mapa.
O uso de drone está sendo usado para a pulverização, mas não havia normas para disciplinar a operação. A instrução é para os aparelhos pertencentes à Classe III – aeronaves com peso máximo de decolagem entre 250 g e 25 kg, conforme classificação da Agência Nacional de Aviação Civil (Anac).
“A tecnologia vem como um avanço para uso em áreas de difícil acesso e com qualidade superior na aplicação. Embora com pouca autonomia de voo nesta categoria, os produtores rurais estão adotando o uso de drones para pulverização agrícola e já há movimentos envolvendo grandes empresas com propostas para melhorar a autonomia”, avalia Lúcio Jorge.
A Classe I, com mais de 150 quilos, e Classe II, de 25 kg a 150 kg – continuam obedecendo a Instrução Normativa N° 02/2008, que trata das normas de trabalho da aviação agrícola. Segundo a norma, todos os operadores de drones para pulverização, incluindo pessoas físicas ou jurídicas, terão de ter registro no Mapa, além de serem qualificados para operar o aparelho. As empresas terão de ter um engenheiro agrônomo, um piloto agrícola remoto certificado pelo Mapa e um técnico agrícola com curso de executor em aviação agrícola para as missões em campo.
Os agricultores também terão de contratar um engenheiro agrônomo e piloto agrícola remoto certificado. Todos passarão a elaborar relatórios técnicos de cada operação, que deverão ser guardados por dois anos, no mínimo, para apresentação em eventuais fiscalizações do Mapa.
Para o coordenador de agricultura digital e de precisão do Mapa, Fabrício Juntolli, a eficácia no uso de drones para monitoramento e planejamento produtivo em propriedades rurais é uma realidade, sendo uma tendência a utilização dessa ferramenta. Ele acredita que ficará acessível financeiramente aos produtores em breve.
“Os benefícios das pesquisas realizadas pela Embrapa são inúmeros, e fundamentais para a evolução da agropecuária, promovendo o aumento de produtividade e sustentabilidade da sociedade. Assim, as pesquisas são importantes para gerar novos conhecimentos e processos produtivos para melhor utilização dos drones para a melhoria da gestão das propriedades rurais, proporcionando uma agricultura cada vez mais sustentável, racional e competitiva”, diz Juntolli.
Drones – Novas abordagens para HF
Vinícius Bitencourt Campos Calou – Engenheiro agrônomo, mestre, especialista em Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto e professor do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará, campus Iguatu (CE) – vinicius.calou@ifce.edu.br
Dentre as aplicações com os drones (RPA – Remotely Piloted Aircrafs, termo técnico) na agricultura, de maneira geral, podem ser citadas o monitoramento das lavouras para identificação de pragas e doenças, mapeamento de deficiências nutricionais, de plantas invasoras, identificação de déficit hídrico e monitoramento da erosão do solo.
O principal benefício destes equipamentos é proporcionar ao homem do campo um novo ponto de vista acerca de sua atividade agrícola. Imagens aéreas obtidas por meio de drones geram um volume de dados com precisão e níveis de detalhes impressionantes, auxiliando nas tomadas de decisão e contribuindo para uma agricultura mais tecnificada, minimizando os riscos e as perdas, aumentando rendimentos.
Esta nova tecnologia tem gerado um novo nicho de mercado, dando a oportunidade de mais técnicos se especializarem, aumentando a procura por profissionais qualificados. A grande área do sensoriamento remoto agrícola está sendo reinventada, oferecendo novas solbatatauções para velhos problemas recorrentes na agropecuária mundial.
Desta maneira, o grande desafio de se produzir mais alimentos, fibras e combustíveis para suprir a demanda mundial vai sendo, aos poucos, vencido por meio dos aparatos tecnológicos, com consciência ambiental, econômica e social.
Para HF
A horticultura possui a característica de cultivos rápidos, muitas vezes com pouco tempo para tomadas de decisões. Desta forma, os RPAs são uma alternativa eficiente para o monitoramento destes plantios, gerando dados que auxiliam o produtor na identificação de pragas e doenças, distúrbios nutricionais, déficit hídrico, anomalias fisiológicas, pulverizando defensivos químicos e biológicos.
Com o advento da robótica e computação, foi possível aperfeiçoar as técnicas de coleta de imagens aéreas, com várias opções de sensores (sensores multiespectrais, hiperespectrais, termais, radares) que são embarcados nestas aeronaves e disponibilizam dados eficientes para uso em diversos tipos de mapeamentos.
Estas aeronaves são classificadas em categorias que dizem respeito ao design de voo, podendo ser multirrotor ou asa fixa. Pesquisas demonstram algumas vantagens que o sistema multirrotor apresenta em relação ao sistema de asa fixa, como a possibilidade de manter-se em posição estática no ar, voar a baixas velocidades e possuir uma aterrissagem mais suave. A principal desvantagem deve-se ao fato de a autonomia de voo ser menor que os modelos de asa fixa, por conta da baixa aerodinâmica.
A partir do processamento digital das imagens aéreas obtidas com drones, é possível adquirir informações precisas e rápidas sobre o status da lavoura, auxiliando agentes nas tomadas de decisões. Os drones também estão sendo utilizados atualmente como pulverizadores de defensivos químicos, visando o controle de pragas e doenças. Defensivos biológicos também já começam a ser testados, abrindo novas portas para diversos estudos e aplicações.
Em números
No Brasil, é esperado que o setor de drones movimente cerca de R$ 1,5 bilhão em 2019, abrangendo não apenas vendas, mas todo o setor de inovação e tecnologia que relaciona ferramentas para coletar, processar, analisar e disponibilizar informações aos usuários, além de capacitações, cursos e treinamentos destes. A estimativa é gerar 100 mil novos empregos até o final deste ano.
No mercado global, a estimativa é que o segmento consiga alcançar U$ 127 bilhões, sendo a maior parte gerada pelos setores da infraestrutura e agricultura. A topografia por meio de drones também ganha lugar de destaque, amplamente utilizados para fins de mapeamentos, geração de modelos digitais de terreno e superfície, modelos 3D, entre outros.
Demanda
O setor que mais cresce no mundo na utilização dos drones é a infraestrutura, alavancado principalmente por novas startups que começaram a oferecer serviços de entrega de mercadorias e fretamento. No Brasil, no entanto, os setores que mais demandam serviços com drones são topografia e agricultura. Além disso, também há grande utilização desses equipamentos nos setores de construção e indústria da mineração.
A demanda por treinamentos e soluções em software para o desenvolvimento de ferramentas que auxiliem na programação dos voos e empresas de manutenção em RPAs também se consolida cada vez mais, identificando, inclusive, empresas nacionais que ganham cada vez mais espaço internacionalmente, disputando com grandes empresas chinesas, suíças e norte americanas.
Pesquisas
Já na horticultura, muitas pesquisas estão direcionadas para a sanidade de cultivos, onde os drones atuam na identificação, classificação, quantificação e predição de uma praga ou doença, normalmente em tomate e alface.
Trabalhos envolvendo a identificação, a partir de índices de vegetação, de salinidade do solo e água na cultura do meloeiro também estão sendo avaliados com os drones. Tais pesquisas são importantes principalmente devido à forte utilização de fertirrigação semanal, que pode acarretar na salinização de áreas agrícolas. A identificação de floradas e frutos para previsão de safras também já é uma realidade em países como China e Japão.
A aplicação de produtos via tecnologia dos drones também é amplamente testada, visto que o processo é menos oneroso, mais simples e rápido que outros métodos de pulverização aérea. Os equipamentos disponíveis no mercado atualmente realizam a tarefa de aspergir produtos químicos e biológicos na lavoura de modo eficiente.
Um exemplo é o drone Pelicano, da SkyDrones®, com capacidade para suportar até oito litros de solução, com uma vazão de 1,0 L/min e faixa de aplicação com largura de 5,0 metros. Segundo os fabricantes, é possível pulverizar 1,0 hectare por bateria (10 a 15 minutos) de maneira rápida e segura.
A tecnologia já vem sendo aplicada em lavouras de cana-de-açúcar no Brasil, com aplicações principalmente de herbicidas para o controle de plantas invasoras e produtos contra pragas agrícolas, como moscas e lagartas.
Estudos demonstram que a deriva (quando o produto químico aplicado também é depositado fora do alvo, podendo haver contaminação) é substancialmente menor quando comparada com métodos que utilizam aeronaves tripuladas (aviões de pulverização agrícola).
Com o uso dos drones, a logística da atividade é bem mais simples, dispensando a contratação de uma equipe de voo: apenas um operador consegue realizar todo o processo. Outra grande vantagem é o contato mínimo do operador com o produto, diferente de outros métodos de pulverização.
Uma desvantagem é a pouca extensão territorial coberta por missão de pulverização, devido à autonomia de voo destas aeronaves não tripuladas ainda ser um fator limitante ao uso.
Por onde começar
Para a adoção de manejo agrícola utilizando drones, se faz necessário treinamento prévio acerca da pilotagem do equipamento. A frequência dos voos irá depender do objetivo do mapeamento. Normalmente a realização de um voo semanal para identificação de pragas pode ser suficiente, enquanto que mapeamentos para fim de estimativa de safra e produção devem ser realizados no momento das floradas para espécies que produzam frutos, ou nos estádios fisiológicos finais, para estimativa da biomassa em espécies que produzam folhas.
É necessário a utilização de um computador com bom processamento e, de preferência, com placa de vídeo dedicada, uma vez que para os processamentos das imagens é importante uma boa máquina. Este processo também pode ser terceirizado, no qual empresas parceiras trabalham toda a dinâmica de interpretação dos dados e processamento das imagens, gerando resultados para serem utilizados nos manejos.
E a produtividade?
Em comparação a outros métodos de aquisição de dados de forma remota, os drones possuem a vantagem de alta resolução espacial (entre 1,0 a 10 cm, dependendo da atura de voo e qualidade do sensor embarcado), sobrevoo em dias nublados sem prejuízos demasiados na coleta de informações, resolução temporal diária e custo do equipamento.
Os métodos convencionais de amostragem de pragas, por exemplo, são normalmente demorados, necessitam de pessoal treinado e experiente em campo (normalmente a identificação é visual), e muitas vezes é subjetivo. Com o processamento de imagens aéreas, a subjetividade, principalmente, é excluída, ficando a cargo da aprendizagem da máquina a identificação e quantificação de danos de pragas e doenças em campo.
Em campo
Entre as aplicações dos drones nas lavouras de HF estão:
Ü Biomassa da cebola para fins de estimativa de produtividade;
Ü Contagem de frutos de tomateiros para estimativa de safra;
Ü Identificação de pragas e doenças em diversas culturas, como alface, tomate, batata, melão;
Ü Resposta do meloeiro em tratamento com água salina e de reuso;
Ü Status hídrico de lavouras e manejo da irrigação;
Ü Identificação de emissores entupidos;
Ü Aplicação de produtos fitossanitários;
Ü Identificação da florada do melão para previsão de safra.
Porteira adentro– Produtor faz lição de casa
Alexandre Mori é produtor e utiliza drones nas plantações de batata (de mesa e indústria) e soja, em uma área de 400 hectares dedicados ao cultivo de batata, localizadas nas cidades de Uberaba e Nova Ponte, no interior mineiro. Possui uma produtividade média da batata de mesa de 800 sc/ha, enquanto a batata indústria chega a 900 sc/ha.
Para o produtor, o uso de novas tecnologias no campo é fundamental: “adotar os drones no campo é importante porque nos oferece uma visão ampla do campo. A tecnologia veio para ficar e ajuda bastante nas tomadas de decisões quanto à utilização de defensivos na lavoura, evitando gastos desnecessários e proporcionando um fácil acesso às áreas grandes ou acidentadas”, conta Alexandre.
Alexandre conta com um consultor que presta assessoria e toda atenção necessária relacionada ao manejo e coleta de dados. Essa técnica é utilizada em sua lavoura há um ano e ele garante que vê grandes resultados. “Vejo com bons olhos a utilização dos drones, que uso frequentemente. Acredito que em breve todos terão acesso facilitado a eles, o que com certeza vai impactar ainda mais o agronegócio”.
Ele lembra que é preciso estar sempre ligado às novas ferramentas oferecidas para o campo, as quais podem fazer a diferença na produtividade final. “Recomendo o uso do drone na horticultura, apesar de saber que são poucos os produtores que têm o conhecimento da técnica no campo. A minha intensão é ampliar essa técnica em minhas lavouras, pois facilita muito e traz uma grande agilidade, além de proporcionar um custo-benefício muito favorável”, conclui.
Mais produtividade no campo
Alex Alves Pereira e Emanuel Alexandre Coutinho Pereira são gerente de conta e consultor técnico para culturas de HF, respectivamente, da Minas Fértil Produtos Agrícolas, e contam que adotaram os drones nas lavouras de seus clientes: Sérgio Soczek, Carlos e Luciano Cantele, Koro Hamaguchi e Jorge Mori, nas fazendas localizadas entre Uberaba, Nova Ponte e Iraí de Minas, todas no interior mineiro, totalizando mais de 3.000 hectares.
Com a nova tecnologia, o lucro aumentou entre 50 a 100% na produção das cultivares de batata Ágata, Asterix, Camila e Markies. “Isso aconteceu porque os drones trouxeram uma melhor detecção de falhas de plantio, com a vista aérea dos tratamentos, estimativa de produtividade, revelaram a necessidade de intervir em alguma parte específica da lavoura, com o apontamento de manchas de nematoides. Desta forma, conseguimos intervir e corrigir os problemas localizados, alcançando melhores produtividades. Com certeza, indicamos o uso de drones, uma ferramenta a mais que proporciona incrementos de produtividade”, consideram Alex e Emanuel.
Ainda segundo eles, com a chegada do drone foi possível ter uma visão mais ampla da lavoura, e assim analisar os reais gargalos que impactam na produtividade do campo.
