RESUMO
Traditional soil analyses are time-consuming with high cost and environmental risks, thus the use of new technologies such as remote sensing have to be estimulated. The purpose of this work was to quantify soil attributes by laboratory and orbital sensors as a non-destructive and a non-pollutant method. The study area was in the region of Barra Bonita, state of São Paulo, Brazil, in a 473 ha bare soil area. A sampling grid was established (100 × 100 m), with a total of 474 locations and a total of 948 soil samples. Each location was georeferenced and soil samples were collected for analysis. Reflectance data for each soil sample was measured with a laboratory sensor (450 to 2,500 nm). For the same locations, reflectance data was obtained from a TM-Landsat-5 image. Multiple linear regression equations were developed for 50% of the samples. Two models were developed: one for spectroradiometric laboratory data and the second for TM-Landsat-5 orbital data. The remaining 50% of the samples were used to validate the models. The test compared the attribute content quantified by the spectral models and that determined in the laboratory (conventional methods). The highest coefficients of determination for the laboratory data were for clay content (R² = 0.86) and sand (R² = 0.82) and for the orbital data (R² = 0.61 and 0.63, respectively). By using the present methodology, it was possible to estimate CEC (R² = 0.64) by the laboratory sensor. Laboratory and orbital sensors can optimize time, costs and environment pollutants when associated with traditional soil analysis.
Analises de solos tradicionais consomem tempo com alto custo e riscos ambientais. Dessa forma, o uso de novas tecnologias como o sensoriamento remoto tem sido estimulado. O objetivo do trabalho foi quantificar atributos dos solos por um método não destrutivo e não poluente utilizando sensor de laboratório e orbital. A área de estudo localiza-se na região de Barra Bonita, Brasil, com 473 ha com solo exposto. Foi estabelecida uma malha de amostragem (100 m × 100 m) com 474 pontos de amostragem e um total de 948 amostras de solos. Os pontos de amostragem foram georreferenciados, e amostras de solos coletadas e enviadas para análises. Os dados de Reflectância foram obtidos para cada amostra de solo com o sensor em laboratório (450 a 2500 nm). Nos mesmos locais de amostragem de solos, foram obtidos dados de reflectância de imagens orbitais TM-Landsat-5. Equações lineares de regressão múltiplas foram desenvolvidas com 50% das amostras. Dois modelos foram desenvolvidos: o primeiro com dados de espectroradiometria de laboratório e o segundo para os dados orbitais da imagem TM Landsat-5. O restante das amostras, 50% foram utilizadas para validar o modelo. O teste comparou os valores dos atributos quantificados pelos modelos espectrais e os determinados em laboratório (método convencional). Os maiores coeficientes de determinação para os resultados de laboratório foram para argila (R² = 0,86) e areia (R² = 0,82) e para os dados orbitais (R² 0,61 e 0,63, respectivamente). Também foi possível com o presente método estimar CTC (R² = 0,64) para o sensor de laboratório, podendo otimizar tempo, custos e poluições ambientais associadas com as análises de solos tradicionais.
RESUMO
Traditional soil analyses are time-consuming with high cost and environmental risks, thus the use of new technologies such as remote sensing have to be estimulated. The purpose of this work was to quantify soil attributes by laboratory and orbital sensors as a non-destructive and a non-pollutant method. The study area was in the region of Barra Bonita, state of São Paulo, Brazil, in a 473 ha bare soil area. A sampling grid was established (100 × 100 m), with a total of 474 locations and a total of 948 soil samples. Each location was georeferenced and soil samples were collected for analysis. Reflectance data for each soil sample was measured with a laboratory sensor (450 to 2,500 nm). For the same locations, reflectance data was obtained from a TM-Landsat-5 image. Multiple linear regression equations were developed for 50% of the samples. Two models were developed: one for spectroradiometric laboratory data and the second for TM-Landsat-5 orbital data. The remaining 50% of the samples were used to validate the models. The test compared the attribute content quantified by the spectral models and that determined in the laboratory (conventional methods). The highest coefficients of determination for the laboratory data were for clay content (R² = 0.86) and sand (R² = 0.82) and for the orbital data (R² = 0.61 and 0.63, respectively). By using the present methodology, it was possible to estimate CEC (R² = 0.64) by the laboratory sensor. Laboratory and orbital sensors can optimize time, costs and environment pollutants when associated with traditional soil analysis.
Analises de solos tradicionais consomem tempo com alto custo e riscos ambientais. Dessa forma, o uso de novas tecnologias como o sensoriamento remoto tem sido estimulado. O objetivo do trabalho foi quantificar atributos dos solos por um método não destrutivo e não poluente utilizando sensor de laboratório e orbital. A área de estudo localiza-se na região de Barra Bonita, Brasil, com 473 ha com solo exposto. Foi estabelecida uma malha de amostragem (100 m × 100 m) com 474 pontos de amostragem e um total de 948 amostras de solos. Os pontos de amostragem foram georreferenciados, e amostras de solos coletadas e enviadas para análises. Os dados de Reflectância foram obtidos para cada amostra de solo com o sensor em laboratório (450 a 2500 nm). Nos mesmos locais de amostragem de solos, foram obtidos dados de reflectância de imagens orbitais TM-Landsat-5. Equações lineares de regressão múltiplas foram desenvolvidas com 50% das amostras. Dois modelos foram desenvolvidos: o primeiro com dados de espectroradiometria de laboratório e o segundo para os dados orbitais da imagem TM Landsat-5. O restante das amostras, 50% foram utilizadas para validar o modelo. O teste comparou os valores dos atributos quantificados pelos modelos espectrais e os determinados em laboratório (método convencional). Os maiores coeficientes de determinação para os resultados de laboratório foram para argila (R² = 0,86) e areia (R² = 0,82) e para os dados orbitais (R² 0,61 e 0,63, respectivamente). Também foi possível com o presente método estimar CTC (R² = 0,64) para o sensor de laboratório, podendo otimizar tempo, custos e poluições ambientais associadas com as análises de solos tradicionais.
RESUMO
The spectral soil reflectance is an expression that characterizes the electromagnetic radiation reflected by soil surface. Most of the soil constituents can be identified and sometimes quantified by the spectral behavior. The main soil constituents that influence its spectral behavior are the organic matter, iron oxides, mineralogy and clay content and moisture. The use of soil reflectance allows to obtain information to quickly identify and quantify the soil characteristics, both in laboratory and orbital levels, but it has been tested and used mainly in developed countries. In Brazil, the research interest for the study of the soil spectral reflectance started in the 1980s, being a recent research area which needs research support to achieve a better understanding of the spectral interaction among the different components of the soil.
A reflectância espectral de solos é a expressão que registra o fluxo de radiação eletromagnética refletida pelo solo em relação ao fluxo radiante. Como os solos apresentam diferentes constituintes, os mesmos podem ser identificados e em certos casos quantificados pela análise de sua resposta espectral. Os principais constituintes dos solos que influenciam seu comportamento espectral são a matéria orgânica, óxidos de ferro, argilominerais, além da distribuição granulométrica e umidade. A utilização da reflectância espectral visando obter informações na identificação e quantificação de características do solo de maneira rápida e não invasiva, tanto em nível laboratorial como em nível orbital, tem ocorrido principalmente em países desenvolvidos. No Brasil, o interesse de pesquisadores pelo estudo do comportamento espectral de solos vem crescendo desde a década de 80 do século passado, sendo esta linha de pesquisa relativamente jovem e necessitada de suporte de pesquisa para melhor entendimento dos efeitos da interação da energia eletromagnética entre os diferentes componentes do solo.
RESUMO
The spectral soil reflectance is an expression that characterizes the electromagnetic radiation reflected by soil surface. Most of the soil constituents can be identified and sometimes quantified by the spectral behavior. The main soil constituents that influence its spectral behavior are the organic matter, iron oxides, mineralogy and clay content and moisture. The use of soil reflectance allows to obtain information to quickly identify and quantify the soil characteristics, both in laboratory and orbital levels, but it has been tested and used mainly in developed countries. In Brazil, the research interest for the study of the soil spectral reflectance started in the 1980s, being a recent research area which needs research support to achieve a better understanding of the spectral interaction among the different components of the soil.
A reflectância espectral de solos é a expressão que registra o fluxo de radiação eletromagnética refletida pelo solo em relação ao fluxo radiante. Como os solos apresentam diferentes constituintes, os mesmos podem ser identificados e em certos casos quantificados pela análise de sua resposta espectral. Os principais constituintes dos solos que influenciam seu comportamento espectral são a matéria orgânica, óxidos de ferro, argilominerais, além da distribuição granulométrica e umidade. A utilização da reflectância espectral visando obter informações na identificação e quantificação de características do solo de maneira rápida e não invasiva, tanto em nível laboratorial como em nível orbital, tem ocorrido principalmente em países desenvolvidos. No Brasil, o interesse de pesquisadores pelo estudo do comportamento espectral de solos vem crescendo desde a década de 80 do século passado, sendo esta linha de pesquisa relativamente jovem e necessitada de suporte de pesquisa para melhor entendimento dos efeitos da interação da energia eletromagnética entre os diferentes componentes do solo.