EAD Sistema CR Campeiro 7

Tópico 2

Malha de Amostragem

2.1 Amostragem de Solo para Mapas de Fertilidade

A amostragem de solo é a fase mais crítica para a confecção do mapa

de fertilidade, sendo esta uma importante ferramenta utilizada no auxílio à

interpretação de mapas de produtividade.

Os solos possuem uma heterogeneidade natural, que tende a ser

ampliada pelas práticas de manejo do solo, principalmente pela adubação e

calagem e pelo próprio histórico de manejo de cultivos na área.

Portanto, a coleta de amostras de solo representativas é fator essencial

para criação dos mapas de fertilidade, que devem reflitir a realidade do solo em

estudo.

Após o levantamento planimétrico da área onde se pretende gerar

mapas de fertilidade, deve-se estruturar um “grid” de amostragem de solo. Este

“grid” se caracteriza por possuir uma malha de tamanho regular, que facilite a

identificação dos pontos amostrais a campo.

O espaçamento ideal entre pontos amostrais, de maneira que se tenha

certeza de captar com um bom nível de precisão e a variabilidade espacial do

tema pesquisado, ainda são temas de pesquisa, mas com expressividade se

encontram citações de trabalhos com malhas de 1,0 a 5,0 hectares. É lógico

supor-se que com espaçamento menores, se terá maior representatividade na

detecção da variabilidade espacial, entretanto, o custo da coleta e da análise

das amostras, poderá inviabilizar o trabalho. Neste sentido, pode-se afirmar

que cada caso é um caso e a experiência do profissional, aliada ao

conhecimento do histórico da área, será fundamental na determinação das

dimensões da malha amostral.

Na etapa de coleta propriamente dita, para o acesso aos pontos

amostrais, o técnico poderá dispor de tecnologias sofisticadas como, por

exemplo o “carrinho de amostragem”, equipado com GPS e um extrator

hidráulico de amostras, com regulagem de profundidade, ou então, empregar

um GPS simples de navegação e fazer a coleta pelos métodos tradicionais.

Normalmente é indicado que para cada ponto de amostragem do solo se

faça a coleta de no mínimo 5 subamostras, com uma distância a partir do

ponto central de no máximo 10 metros

Na figura 01 é apresentado um desenho amostral, empregado em

diversos levantamentos, que consiste na primeira subamostragem a ser

realizada no ponto de coleta, enquanto que as outras quatro são tomadas a

uma distância de 2 metros da primeira, nas direções: norte, sul, leste e oeste.

Figura 1: Subamostragem do solo.

Conforme a COMISSÃO DE FERTILIDADE DO SOLO – RS/SC (1989),

áreas adubadas em linha e com solo não removido requerem cuidados

adicionais na operação de amostragem, especialmente, para cultivos que

apresentem maior espaçamento entre plantas, compensando as diferenças de

fertilidade existentes devidas à localização dos fertilizantes.

Os seguintes procedimentos, listados abaixo, devem ser executados na

amostragem do solo:

a) Localização do ponto de amostragem (coordenada representativa do nó

da grade) com auxílio do receptor de GPS Garmin;

b) Localização no terreno das linhas de adubação (linhas de plantas);

c) Remoção da vegetação, folhas, ramos ou pedras na superfície;

d) Abertura de uma cova em cunha conforme Figura 2, com 20 cm de

profundidade e comprimento correspondente ao espaçamento entre linhas,

tendo-se o cuidado da linha de aplicação do adubo estar localizada na parte

mediana da cova;

e) Corte e retirada de uma fatia de 2 cm de espessura e de 20 cm de

profundidade do solo, com o auxílio das ferramentas (espátula e pá de

limpeza); sendo esta fatia uniforme, em toda a extensão da cova;

f) Embalamento da amostragem em saco plástico, com o respectivo

etiquetamento da mesma, para posterior envio do material ao laboratório.

Figura 2: Amostragem do solo em áreas adubadas em linha.

Fonte: Comissão de fertilidade do solo – RS/SC (1989)

2.2. Estruturação de Malha de Amostragem

Entre as funções de Agricultura de Precisão do Sistema Campeiro, está a

estruturação, em intervalos pré-fixados, de uma malha de amostragem de

solos, a qual é definida com parâmetros de georreferenciamento, sendo então

possível, a campo, com um emprego de GPS, efetuar-se a coleta das

amostras, nos pontos selecionados.

A Figura 03, mostra a tela da função que possibilita a estruturação de

malhas de amostragem tanto de formato retangular como hexagonal.

Figura 3 – Estruturação de Malha de Amostragem

Dados de Identificação do Produtor - Propriedade e Seleção de Talhão

Desenho do talhão recuperado ou do arquivo VET selecionado, e valores máximos e mínimos das coordenadas do polígono máscara

Opção de Poligonal de contorno – Arquivo VET

Coordenadas Iniciais da Malha. Posição: Canto Esquerdo Superior

Finaliza a execução do sistema de AP

Salva a malha em um arquivo VET, com as coordenadas dos pontos em UTM

Salva a malha em um arquivo Shape

Registrar a malha estruturada no Banco de Dados

Definição dos Parâmetros da Malha e visualização

Malha: Quadrada Retangular

Malha Hexagonal

O procedimento para se efetuar esta estruturação tem os seguintes

passos:

• Definir o contorno (polígono máscara) da área de trabalho

• Definir as coordenadas do ponto inicial da malha (E,N)

• Definir os intervalos, entre linhas e colunas. Ao informar a área de

influência, estes intervalos serão definidos de forma automática para

formato quadrangular. No caso de malha hexagonal, será calculado e

apresentado o raio do hexágono.

• Visualizar a espacialização dos pontos de amostragem

• Processar edições se necessário diretamente na função visualização.

• Salvar os pontos amostrais em um arquivo seqüencial de formato VET,

sendo que os códigos dos pontos identificarão sua posição em linha/coluna,

ou em um arquivo shape (.shp)

• Registrar a malha de amostragem, com um código específico para

recuperações posteriores. Válido somente para malhas de formato

quadrangular/retangular.

2.3 Etapas de Construção.

2.3.1. Definição da Área de Trabalho.

Duas opções são possíveis para se definir a área de trabalho (Figuras 4 e

5):

a) Recuperar o número do talhão, se o mesmo tiver sido registrado no Banco

de Dados Access denominado de geocampeiro.mdb localizado na pasta

c:\campeiro7\dados.

Figura 4 – recuperação do número do talhão

Ao proceder a recuperação do talhão é apresentado o desenho do mesmo,

suas coordenadas extremas, área e é gerado, para fins internos, um arquivo

VET temporário denominado TMP. VET, que fica armazenado na pasta de

trabalho do programa executável.

Figura 5 – área do talhão recuperada

b) Selecionar um arquivo vetorial (VET), que define o perímetro da

área de trabalho.

Ao selecionar o arquivo, é apresentado o desenho da área, as coordenadas

planas extremas e a superfície do polígono, expressa em hectares.

Em ambos os casos as coordenadas E mínimo e N máximo (Canto

Esquerdo Superior) são tomadas como as coordenadas iniciais de referência

para a estruturação do “grid”, e são apresentadas no quadro de Geração da

Malha de Amostragem.

2.3.2. Modelos de “Grid”

Dois modelos distintos de malhas podem ser gerados no Sistema

Campeiro, um modelo cujo “grid” apresenta células retangulares/quadradas e

outro modelo de “grid” com células hexagonais.

O Modelo de malha retangular consiste em ter espaçamentos regulares de

mesma distância entre as linhas (espaçamento y ) e entre as colunas (

espaçamento x ).

Enquanto que o modelo de malha hexagonal este espaçamento é definido

pelo raio do hexágono, definido a partir da informação da área da célula do

grid.

A partir da seleção da área da célula é calculado automaticamente os

espaçamentos x e y considerando neste caso um grid de formato quadrado

com estes espaçamentos de valores idênticos, bem como o raio do hexágono.

Independente desta seleção pode-se informar diretamente nas caixas de

texto valores distintos para estes espaçamentos, no objetivo de se ter definição

de formato retangular, como pode ser visto na Figura 6.

Figura 6 – Modelos de malha

Coordenadas Iniciais da malha. Canto Esquerdo Superior

Visualização

2.3.3. Visualização e Edição da Malha de Amostragem.

A partir da definição do modelo de malha e de seus parâmetros, a mesma

pode ver visualizada e editada antes de ser salva ou registrada no banco de

dados.

Nesta função de visualização, além da apresentação de um mapa da

posição espacial, da identificação dos pontos amostrais e também dos

processos de edição disponíveis, é possível ainda a impressão de relatório

referente aos pontos, impressão do mapa do grid e sobreposição de arquivos

vetoriais entre outros.

A Figura 7 apresenta esta função de visualização a partir dos dados da

exemplificação anterior.

Figura 7 – Malha de formato quadrangular

Menu – Imagem: Opções de Relatórios

Células da Malha

Posição do ponto amostral no centro da célula

Roteiro de Amostragem Funções de edição

Sobrepõe arquivo VET sobre a malha

Redesenha Malha original

Identifica os pontos amostrais no quadro de desenho

Posição do ponto amostral no centro da célula

A Figura 8 apresenta o modelo de malha hexagonal construído a partir das

mesmas definições da estruturação do modelo de malha anteriormente

demonstrado, com a identificação numérica do ponto amostral, sendo que

nesta identificação, para o caso de malha hexagonal, não existe simetria para

posição numérica de colunas em linhas seqüentes, e sim somente em linhas

alternadas. O Critério de identificação numérica é o seguinte:

Número do ponto = LLCC

Onde:

LL = Número da linha

CC= Número da coluna

Assim, um ponto com identificação 210, é o ponto localizado na interseção

da linha 02 com a coluna 10, e esta é a identificação que será “carregada” para

o GPS, para o processo posterior de navegação e localização na lavoura.

Figura 8 – Visualização de malha hexagonal com a identificação dos pontos.

Posição do ponto amostral no centro da célula

Células de formato hexagonal

Linha 1

Linha 3

Linha 14

Posição Coluna 1 Linhas impares

Posição Coluna 1 Linhas pares

Posição Coluna 9 Linhas impares

Posição Coluna 9 Linhas pares

As principais operações disponíveis nesta função de visualização e edição

são:

a) Identificar Pontos Amostrais.

Consiste em locar sobre o mapa amostral de células a identificação

numérica de cada ponto pelo critério anteriormente explanado de intersecção

de linha e coluna, ou por identificação seqüencial numérica. A Figura 9

apresenta a tela que é acionada quando é clicado o botão <identificar Pontos

Amostrais>

Figura 9 – Identificação dos Pontos Amostrais

Número do Ponto

Código. Intersecção de Linha e Coluna

Coordenadas E,N dos pontos amostrais

Valor de atributo de variável qualquer que pode ser digitado diretamente na planilha para geração de um Projeto de Agricultura de Precisão (Cap. 3)

Número do Ponto

Relatório dos pontos

Identificação dos pontos sobre o desenho da malha. - Por Código o número - Tamanho da fonte (Id) - Pressionar <Identificar>

Registrar um Projeto de AP - Selecionar talhão - Informar Nome Variável Ano - Registrar. <R>

Apresenta Projetos de AP registrados

b) Roteiro de Amostragem

São operações destinadas a promover edições na malha de amostragem

diretamente sobre o desenho da visualização.

Estas operações somente podem ser executadas após pressionar o botão

<Ativar Função>

O quadro do Roteiro de Amostragem é apresentado na Figura 10.

Figura 10 – Roteiro de Amostragem

As operações são as seguintes, com a demonstração de seu procedimento:

1. Selecionar por código – ponto

Não se trata propriamente de uma operação de edição, consiste em

identificar por um clique na célula, qual o código identificador desta célula

2. Digitação de Malha – Pontos

Consiste em se definir uma nova estrutura de malha, por digitação

diretamente sobre a malha, se atribuindo aos pontos a identificação numérica

seqüencial e a posição planimétrica da posição clicada.

A malha estruturada anteriormente e em presente visualização neste caso é

desconsiderada, prevalecendo a nova estrutura.

O uso desta operação é recomendado para definir um roteiro de

deslocamento na lavoura de forma a otimizar a localização de pontos, e isto

exige do operador de campo um conhecimento prévio das condições

topográficas e outras desta lavoura

O exemplo abaixo (Figura 11) mostra esta redefinição a partir da digitação de

todos os pontos da malha original.

Figura 11 – Pontos digitados na malha original (?)

Após a malha deve ser salva como um arquivo VET, e posteriormente

recuperada na <Sobreposição de Arquivo VET> ,para se possa visualizar o

roteiro otimizado de deslocamento sobre a lavoura.

Os pontos devem ser digitados na sequência desejada

Figura 12 – Sobreposição de arquivo VET, sobre a malha de amostragem

Nesta tela da figura, são apresentadas opções para diversas outras

funções do Campeiro, que apresentam sobreposição de arquivos.

Neste caso específico deve-se:

- Selecionar o arquivo VET desejado

- Marcar a opção Linhas

- Escolher uma cor para a linha sobreposta

- Pressionar o botão Limites.

Ao pressionar o botão, a função fecha automaticamente e o arquivo

recuperado é mostrado sobreposto no quadro de desenho da malha de

amostragem conforme é visto na figura13.

Seleção do Arquivo VET para sobreposição na malha de amostragem

Seleção da Opção Linha

Confirmar a ação de sobreposição

Seleção de cor da linha

Figura13 – Roteiro de deslocamento entre os pontos de amostragem após

edição

Nesta figura é portanto apresentado o roteiro de deslocamento com base

na posição original dos pontos amostrais, sem qualquer edição.

Este processo é realizado a partir da função de sobreposição de arquivo

VET, e exige que a malha de amostragem tenha já sido salva.

DUVIDA –

As figuras 13 e 14 não estão trocadas? A fig 14 – pontos sem edição não

deveria anteceder a fig 13 – pontos após edição?

Figura 14 – Roteiro de Deslocamento entre os pontos amostrais sem edição

a) Alterar posição de ponto

Consiste em alterar a posição de um ponto amostral dentro da célula do grid,

sem modificar a sua codificação de intersecção de linha e coluna.

Na figura 15 é ilustrada esta operação sobre o ponto 509, a partir da

definição da operação, é clicado em qualquer posição da célula (X)

Figura 15 – ponto selecionado

Após concluir, e desativada a função, deve-se clicar no botão de

<Redesenhar Malha> e novamente identificar os pontos (Figura 16).

Figura 16 – Ponto redesenhado

b) Acrescentar ponto a malha.

Consiste em acrescer novos pontos a malha previamente estruturada, em

qualquer posição, a partir de digitação direta no quadro de desenho, sendo que

o identificador destes pontos é a sua sequência numérica de digitação.

Na figura 17 é demonstrada esta operação com a criação de dois novos

pontos amostrais, a partir da definição da operação

Figura 17 – Novos pontos na malha de amostragem

Após acrescer os novos pontos desejados, ter desativado a função e clicado

no botão de <Redesenhar Malha> novamente os pontos são identificados e

obtém-se o seguinte resultado:

Figura 18 – novos pontos já incorporados na malha de amostragem

Observa-se que os novos pontos acrescidos tem codificação numérica

diferente dos pontos da malha original.

Após concluir um processo de edição, de ser salva a malha de

amostragem como um arquivo VET, e pressionado o botão <Desativar

Função>, para encerrar este modo.

c) Opções do Menu – Imagem

A figura 19, apresenta as opções do Menu – Imagem da função Visualização –

onde o mapa dos pontos de amostragem pode ser impresso, salvo como

imagem georreferenciada com formato bmp. e salva em formato HTML, para

visualização em web browser.

Figura 19 – Opções do Menu Imagem

As opções são as seguintes, com a demonstração de seu procedimento:

1- Identificação – Legenda

Consiste em informar dados sobre o levantamento, para associar ao mapa

quando da impressão do mesmo.

A Figura 20 mostra a tela de digitação destes dados bem como a

natureza dos mesmos.

Figura 20 – Dados da legenda para o mapa da malha de amostragem

2- Imprimir

A opção Imprimir, abre um relatório visual da malha de amostragem com os

elementos identificadores da legenda. Este relatório pode ser impresso e

também salvo nos formatos pdf,HTML,xls e pdf.

A figura 21 mostra a tela do relatório.

Dados de Identificação da Legenda do Mapa de Agricultura de Precisão Dados de Identificação da Legenda do Mapa de Agricultura de Precisão

Figura 21 – Relatório

3 - Salvar a imagem em formato bitmap.

O quadro de desenho onde esta representada a malha de amostragem

como os elementos sobrepostos pode ser salva como uma imagem bitmap com

atributo de georreferenciamento no Sistema de Informações Territoriais –

SITER, mas antes deve ser informado o meridiano central do fuso UTM e o

Datum do sistema geogrático de referência. (Figura 22).

Figura 22 – Tela de Configuração de Datum e Meridiano Central do Fuso

A georreferência é registrada no banco de dados Pontos.Mdb, na tabela

PT_APOIO, localizado na pasta c:\campeiro7\dados, e identificada com o nome

com o qual foi salva a imagem.

Seleção de Datum

Seleção de Meridiano Central

Opções de Salvar o Relatório Imprime o Relatório

4 - Salvar a Imagem da Malha de Amostragem em Formato HTML.

Esta opção salva o quadro de desenho da malha de amostragem como um

documento web de formato HTML, que pode ser aberto em qualquer

navegador de internet.

Além disso, este documento de página web pode ser vinculado a um

Trabalho de Agricultura de Precisão (TAP), que é a base de estruturação de

um Web Site de apresentação de mapas e relatórios de atividades de

agricultura de precisão.

A figura 23 mostra a tela de vinculação da página aos links do web

site,que aparece após a mesma ter sido salva. Nesta rotina deverá ser

recuperado o trabalho, o link de vinculação bem como a descrição deste link.

Trabalhos de AP registrados

Links do Trabalho de AP

Descrição do Link selecionado

Nome do arquivo HTML com o qual imagem foi salva

Pasta ( caminho) onde o arquivo foi salvo

Figura 23 – Vinculação da Malha de Amostragem a link de web site.

2.3.4 Registro da Malha de Amostragem

No quadro de Registro da Malha de Amostragem, digitando-se um

nome identificador para a malha estruturada é possível registrar a mesma em

um banco de dados vinculado a identificação do Produtor-Propriedade e Talhão

para posterior recuperação tanto para visualização como para os processos de

edição, além de uma rotina específica para vincular a malha de amostragem à

um projeto de análise de solo.

A Figura 24 mostra os detalhes desta função:

Figura 24 – Registro da Malha de amostragem

Identificar o Nome da Malha Registrar a Malha de Amostragem

Vincular a malha de amostragem em projeto de análise de solo

Abrir Malha registrada

Excluir Malha

Relação de Malhas estruturadas no talhão

2.4 Malha de Amostragem para Mapas de Produtividade

Um caso particular, no Sistema Campeiro, de estruturação de malhas de

amostragem, é relativo à geração de uma malha para indexar valores de

colheita oriundos de arquivos de produtividade de monitores de colheita

instalados nas diferentes colheitadeiras existentes no mercado.

Em função do ajuste do tempo de coleta e do tamanho da área colhida, o

número de pontos contido em um arquivo tende a ser expressivo, o que irá

ocasionar quando da interpolação do mapa representativo da colheita, demora

no tempo de processamento entre outros problemas como da precisão da

elaboração deste mapa em razão da discrepância entre valores de pontos

próximos ou até mesmo seqüentes.

, Na função de Edição de Arquivos de Produtividade, é possível, a partir da

informação de um raio de pesquisa e o clique sobre um ponto qualquer no

mapa dos pontos de colheita, a obtenção de pontos contidos nesta área de

pesquisa com os respectivos valores de colheita.

Assim, no exemplo com um raio de pesquisa de 15 metros, o que

caracteriza um círculo de aproximadamente 707 m2, serão recuperados 26

pontos de colheita, com uma distância média entre os pontos de

aproximadamente 9 metros, e os valores de colheita variam de um mínimo de

2723 Kg/ha até um máximo de 3879 Kg/ha, o que dá uma amplitude de 1156

kg/ha, sendo o valor médio de 3337 Kg/ha com um coeficiente de variação de

8.09 %, o que poderia estatisticamente em razão do baixo CV definir que este

valor de colheita é representativo para esta área circular.

Desta forma, este principio poderá ser estendido à toda a área de colheita,

indexando a um determinado número de pontos espaçados regularmente,

valores de colheita próximos as estes pontos, e este determinado número de

pontos ser considerado como representativo da área da colheita e ser a base

de estruturação do modelo e do mapa de colheita.

A figura 25 mostra o relatório da pesquisa do exemplo acima, enquanto que

a figura 26, mostra a disposição espacial dos pontos de colheita, onde se pode

observar a discrepância de valores entre pontos seqüentes.

Figura 25 – Relatório de pontos de colheita na área de pesquisa.

Figura 26 – Distribuição dos pontos de colheita no interior da área de pesquisa.

Valores de colheita

Valor médio, desvio padrão e CV

Linhas de colheita

Raio de pesquisa de 15 metros

Pontos de colheita

Para gerar uma malha de amostragem cujos pontos serão indexados com

valores médios de colheita de uma determinada área de pesquisa, os passos

do procedimento são os seguintes: (Figuras 27 e 28).

- Digitar o espaçamento em X e Y entre os pontos da malha, observando que

os mesmos devem ser o dobro do raio de pesquisa quando for feita a

indexação dos valores de colheita .

- Visualizar a malha

- Salvar como um arquivo UTM de formato VET

Figura 27 – Parâmetros malha para indexar pontos de produtividade

Figura 28 – Malha de Pontos para indexar pontos de produtividade.