Malha de Amostragem

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.
Dados de Identificação do
Produtor - Propriedade e
Seleção de Talhão
Coordenadas Iniciais da Malha.
Posição: Canto Esquerdo
Superior
Finaliza a execução do sistema de AP
Definição dos
Parâmetros da Malha
e visualização
Opção de Poligonal de
contorno – Arquivo VET
Salva a malha
em um
arquivo Shape
Malha:
Quadrada
Retangula
r
Malha Hexagonal
Desenho do talhão recuperado ou do arquivo VET
selecionado, e valores máximos e mínimos das
coordenadas do polígono máscara
Salva a malha
em um arquivo
VET, com as
coordenadas
dos pontos em
UTM
Registrar a malha estruturada no
Banco de Dados
Figura 3 – Estruturação de Malha de Amostragem
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.
Coordenadas Iniciais da malha. Canto Esquerdo
Superior
Visualização
Figura 6 – Modelos de malha
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.
Menu – Imagem:
Opções de Relatórios
Identifica os
pontos amostrais
no quadro de
desenho
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
Figura 7 – Malha de formato quadrangular
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.
Posição Coluna 1
Linhas impares
Posição Coluna 1
Linhas pares
Posição Coluna 9
Linhas impares
Posição Coluna 9
Linhas pares
Linha 1
Linha 3
Posição do ponto
amostral no centro da
célula
Células de formato
hexagonal
Linha 14
Figura 8 – Visualização de malha hexagonal com a identificação dos pontos.
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>
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)
Identificação dos pontos
sobre o desenho da malha.
- Por Código o número
- Tamanho da fonte (Id)
- Pressionar <Identificar>
Relatório
dos
pontos
Registrar um Projeto de AP
- Selecionar talhão
- Informar
Nome
Variável
Ano
- Registrar. <R>
Apresenta Projetos de AP
registrados
Figura 9 – Identificação dos Pontos Amostrais
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.
Os pontos devem ser digitados na
sequência desejada
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.
Seleção do Arquivo VET para
sobreposição na malha de amostragem
Seleção da Opção Linha
Seleção de cor da linha
Confirmar a ação de sobreposição
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.
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.
Dados de Identificação da Legenda
do Mapa de Agricultura de Precisão
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.
Imprime o Relatório
Opções de Salvar o Relatório
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).
Seleção de Datum
Seleção de Meridiano Central
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.
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:
Identificar o Nome da Malha
Registrar a Malha de Amostragem
Relação de Malhas
estruturadas no
talhão
Vincular a malha de amostragem em
projeto de análise de solo
Abrir Malha registrada
Excluir Malha
Figura 24 – Registro da Malha de amostragem
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.
Valores de colheita
Valor médio, desvio padrão e CV
Figura 25 – Relatório de pontos de colheita na área de pesquisa.
Linhas de colheita
Raio de pesquisa
de 15 metros
Pontos de colheita
Figura 26 – Distribuição dos pontos de colheita no interior da área de pesquisa.
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.