Monitoreo del crecimiento del maíz y cálculo de alturas de plantas con imágenes de radar de apertura sintética (SAR) y satelitales ópticas
Autores: Arslan, brahim; Topakc, Mehmet; Demir, Nusret
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Monitoreo del crecimiento del maíz y cálculo de alturas de plantas con imágenes de radar de apertura sintética (SAR) y satelitales ópticas
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Recursos hídricos
Agricultura
Cambio climático
Maíz
Sentinel-1
Sentinel-2
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
La disminución de los recursos hídricos debido al cambio climático se espera que tenga un impacto significativo en la agricultura. Por otro lado, a medida que la población mundial aumenta, también lo hace la demanda de alimentos. Es necesario gestionar mejor los recursos ambientales y mantener un nivel adecuado de producción de cultivos en un mundo donde la población está en constante aumento. Por lo tanto, las actividades agrícolas deben ser monitoreadas de cerca, especialmente en los campos de maíz, ya que el maíz es de gran importancia tanto para los humanos como para los animales. Se utilizaron imágenes de radar de apertura sintética Sentinel-1 (SAR) e imágenes satelitales ópticas Sentinel-2 para monitorear el crecimiento del maíz en este estudio. Se investigaron los valores de retrodispersión y coherencia interferométrica derivados de las imágenes de Sentinel-1, así como el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) y valores relacionados con variables biofísicas (como el Índice de Área Foliar (LAI), la Fracción de Cobertura Vegetal (fCover o FVC) y el Contenido de Agua del Dosel (CW)) derivados de las imágenes de Sentinel-2. Las imágenes de Sentinel-1 también se utilizaron para calcular las alturas de las plantas. La técnica de SAR interferométrico (InSAR) se aplicó para calcular los valores de coherencia interferométrica y las alturas de las plantas. Para el cálculo de la altura de las plantas, se seleccionaron dos pares de imágenes con la mayor línea base perpendicular posible. Los valores de retrodispersión, NDVI, LAI, fCover y CW fueron bajos antes de la siembra, mientras que los valores de coherencia interferométrica fueron generalmente altos. Los valores de retrodispersión, NDVI, LAI, fCover y CW aumentaron a medida que el maíz crecía, mientras que los valores de coherencia interferométrica disminuyeron. Entre todos los valores derivados de Sentinel, fCover tuvo la mejor correlación con la altura del maíz hasta que la altura del maíz superó los 260 cm (R = 0.97). Después de la cosecha, se observó una disminución en los valores de retrodispersión, NDVI, LAI, fCover y CW y un aumento en los valores de coherencia interferométrica. Los valores de NDVI, LAI, fCover y CW permanecieron insensibles a las prácticas de labranza, mientras que los valores de retrodispersión y coherencia interferométrica resultaron ser sensibles a las operaciones de siembra. Además, los valores de retrodispersión también fueron sensibles a las operaciones de riego, incluso cuando la altura promedio del maíz era de aproximadamente 235 cm. Se encontró que la cobertura de nubes y/o niebla cerca del área de estudio afectaba a los valores de NDVI, LAI, fCover y CW, mientras que los eventos de precipitación tenían un impacto significativo en los valores de retrodispersión y coherencia interferométrica. Además, utilizando imágenes de Sentinel-1, la altura promedio de las plantas se calculó con un error de aproximadamente 50 cm.
Descripción
La disminución de los recursos hídricos debido al cambio climático se espera que tenga un impacto significativo en la agricultura. Por otro lado, a medida que la población mundial aumenta, también lo hace la demanda de alimentos. Es necesario gestionar mejor los recursos ambientales y mantener un nivel adecuado de producción de cultivos en un mundo donde la población está en constante aumento. Por lo tanto, las actividades agrícolas deben ser monitoreadas de cerca, especialmente en los campos de maíz, ya que el maíz es de gran importancia tanto para los humanos como para los animales. Se utilizaron imágenes de radar de apertura sintética Sentinel-1 (SAR) e imágenes satelitales ópticas Sentinel-2 para monitorear el crecimiento del maíz en este estudio. Se investigaron los valores de retrodispersión y coherencia interferométrica derivados de las imágenes de Sentinel-1, así como el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) y valores relacionados con variables biofísicas (como el Índice de Área Foliar (LAI), la Fracción de Cobertura Vegetal (fCover o FVC) y el Contenido de Agua del Dosel (CW)) derivados de las imágenes de Sentinel-2. Las imágenes de Sentinel-1 también se utilizaron para calcular las alturas de las plantas. La técnica de SAR interferométrico (InSAR) se aplicó para calcular los valores de coherencia interferométrica y las alturas de las plantas. Para el cálculo de la altura de las plantas, se seleccionaron dos pares de imágenes con la mayor línea base perpendicular posible. Los valores de retrodispersión, NDVI, LAI, fCover y CW fueron bajos antes de la siembra, mientras que los valores de coherencia interferométrica fueron generalmente altos. Los valores de retrodispersión, NDVI, LAI, fCover y CW aumentaron a medida que el maíz crecía, mientras que los valores de coherencia interferométrica disminuyeron. Entre todos los valores derivados de Sentinel, fCover tuvo la mejor correlación con la altura del maíz hasta que la altura del maíz superó los 260 cm (R = 0.97). Después de la cosecha, se observó una disminución en los valores de retrodispersión, NDVI, LAI, fCover y CW y un aumento en los valores de coherencia interferométrica. Los valores de NDVI, LAI, fCover y CW permanecieron insensibles a las prácticas de labranza, mientras que los valores de retrodispersión y coherencia interferométrica resultaron ser sensibles a las operaciones de siembra. Además, los valores de retrodispersión también fueron sensibles a las operaciones de riego, incluso cuando la altura promedio del maíz era de aproximadamente 235 cm. Se encontró que la cobertura de nubes y/o niebla cerca del área de estudio afectaba a los valores de NDVI, LAI, fCover y CW, mientras que los eventos de precipitación tenían un impacto significativo en los valores de retrodispersión y coherencia interferométrica. Además, utilizando imágenes de Sentinel-1, la altura promedio de las plantas se calculó con un error de aproximadamente 50 cm.