Orbital and laboratory spectral data to optimize soil analysis

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.

Orbital and laboratory spectral data to optimize soil analysis

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.

Reflectância espectral de diabásio e argilito da região de piracicaba-sp e de riolito da região de palmas-pr

The objectives of this study were to evaluate samples of diabase with three different weathering stages, one sample of rhyolite and four of argilite, through the analysis of their spectral reflectance. Samples of geological materials occuring in the Piracicaba SP Brazil region, (diabase and argilite), and the Palmas PR Brazil region, (rhyolite) were collected. Spectral data were obtained using a laboratory spectroradiometer, covering the 400 to 2500 nm wavelength range. The main conclusions were: a. it was possible to discriminate the geologic materials by reflectance intensity and by absorption features of the spectral curves; b. the descriptive analysis discriminated the different weathering stages of the diabase rock, specially observing the intensity and absorption features of the spectral curves. As the weathering process occurs, changes of the composition of the rocks could be recognized in the reflectance curves; c. 2300 nm band, due to the Mg-OH group, which occurs for diabase, did not occur for the argilite, and was a discriminant band for argilite.

O objetivo deste trabalho foi o de caracterizar radiometricamente três tipos de rochas, analizando os espectros de reflectância de diabásio em três níveis de alteração (camada sã e duas camadas de alterações), riolito (uma amostra) e argilito (quatro amostras). As amostras do diabásio e argilito foram coletadas na região de Piracicaba, SP e a do riolito na região de Palmas, PR. Foram obtidas curvas de reflectância dessas amostras em laboratório, na faixa de 400 a 2500 nm. As principais conclusões foram: a. Foi possível discriminar o diabásio do riolito, assim como dos argilitos, através da intensidade, forma e feições de absorção das curvas espectrais; b. A análise descritiva das curvas de reflectância do diabásio permitiu a discriminação das rochas em diferentes estágios de intemperismo, especialmente quanto à intensidade de reflectância e das feições de absorção. Na medida em que a rocha se intemperiza, ocorreram mudanças em sua composição, que puderam ser notadas nas curvas espectrais; c. A presença da banda em 2300 nm, referente aos grupos Mg-OH, ocorreu apenas nas curvas do diabásio, e foi discriminante em relação às curvas dos argilitos.

Potencialidade do uso da terra na microbacia hidrográfica do córrego do ceveiro na região de Piracicaba

The objective of this work was to evaluate the agricultural potential of the Ceveiro watershed Piracicaba, SP, Brazil, which contains 1990 ha considering available environmental conditions. Medium and clayey textured Ultisols and Entisols predominate. Land use was determined by remote sensing, the limits of the were digitalized and crossed with soils and shape data, using the Environmental Analysis System for Agricultural Planning. These results were then compared with the current land usage patterns that occurred in 1995, to determine if differences existed between current and prescribed land use. In 1995, 48% of the area was being used below its potential use, 27% used appropriately, and 23% used with excessive intensity. The main difference in land use between the appropriately used and excessively used areas was due to sugarcane production.

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a ocupação agrícola da Microbacia Hidrográfica do Ceveiro para o ano de 1995 e estabelecer a sua potencialidade. Para tanto, foi utilizado o Sistema de Análise Ambiental para Planejamento Agrícola. A microbacia localiza-se na região de Piracicaba, SP, com aproximadamente 1990 ha. Predominam os Podzólicos e os solos Litólicos de textura média e argilosa. O uso da terra foi determinado por fotointerpretação, cujos os limites foram digitalizados e cruzados com os dados de declividade e solos, gerando mapas de intensidade de uso e aptidão agrícola. Os dados indicaram que apenas 27% da área da bacia estava sendo utilizada adequadamente, 48% estava sendo sub-utilizada e 23% excessivamente utilizada, com sérios riscos de degradação dos solos. As principais distorções observadas quanto ao uso da terra foram em relação a cultura da cana-de-açúcar, que ocupa áreas destinadas a cultura anual e pastagens.

Potencialidade do uso da terra na microbacia hidrográfica do córrego do ceveiro na região de Piracicaba

The objective of this work was to evaluate the agricultural potential of the Ceveiro watershed Piracicaba, SP, Brazil, which contains 1990 ha considering available environmental conditions. Medium and clayey textured Ultisols and Entisols predominate. Land use was determined by remote sensing, the limits of the were digitalized and crossed with soils and shape data, using the Environmental Analysis System for Agricultural Planning. These results were then compared with the current land usage patterns that occurred in 1995, to determine if differences existed between current and prescribed land use. In 1995, 48% of the area was being used below its potential use, 27% used appropriately, and 23% used with excessive intensity. The main difference in land use between the appropriately used and excessively used areas was due to sugarcane production.

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a ocupação agrícola da Microbacia Hidrográfica do Ceveiro para o ano de 1995 e estabelecer a sua potencialidade. Para tanto, foi utilizado o Sistema de Análise Ambiental para Planejamento Agrícola. A microbacia localiza-se na região de Piracicaba, SP, com aproximadamente 1990 ha. Predominam os Podzólicos e os solos Litólicos de textura média e argilosa. O uso da terra foi determinado por fotointerpretação, cujos os limites foram digitalizados e cruzados com os dados de declividade e solos, gerando mapas de intensidade de uso e aptidão agrícola. Os dados indicaram que apenas 27% da área da bacia estava sendo utilizada adequadamente, 48% estava sendo sub-utilizada e 23% excessivamente utilizada, com sérios riscos de degradação dos solos. As principais distorções observadas quanto ao uso da terra foram em relação a cultura da cana-de-açúcar, que ocupa áreas destinadas a cultura anual e pastagens.

REFLECTÂNCIA ESPECTRAL DE DIABÁSIO E ARGILITO DA REGIÃO DE PIRACICABA-SP E DE RIOLITO DA REGIÃO DE PALMAS-PR

The objectives of this study were to evaluate samples of diabase with three different weathering stages, one sample of rhyolite and four of argilite, through the analysis of their spectral reflectance. Samples of geological materials occuring in the Piracicaba SP Brazil region, (diabase and argilite), and the Palmas PR Brazil region, (rhyolite) were collected. Spectral data were obtained using a laboratory spectroradiometer, covering the 400 to 2500 nm wavelength range. The main conclusions were: a. it was possible to discriminate the geologic materials by reflectance intensity and by absorption features of the spectral curves; b. the descriptive analysis discriminated the different weathering stages of the diabase rock, specially observing the intensity and absorption features of the spectral curves. As the weathering process occurs, changes of the composition of the rocks could be recognized in the reflectance curves; c. 2300 nm band, due to the Mg-OH group, which occurs for diabase, did not occur for the argilite, and was a discriminant band for argilite.

O objetivo deste trabalho foi o de caracterizar radiometricamente três tipos de rochas, analizando os espectros de reflectância de diabásio em três níveis de alteração (camada sã e duas camadas de alterações), riolito (uma amostra) e argilito (quatro amostras). As amostras do diabásio e argilito foram coletadas na região de Piracicaba, SP e a do riolito na região de Palmas, PR. Foram obtidas curvas de reflectância dessas amostras em laboratório, na faixa de 400 a 2500 nm. As principais conclusões foram: a. Foi possível discriminar o diabásio do riolito, assim como dos argilitos, através da intensidade, forma e feições de absorção das curvas espectrais; b. A análise descritiva das curvas de reflectância do diabásio permitiu a discriminação das rochas em diferentes estágios de intemperismo, especialmente quanto à intensidade de reflectância e das feições de absorção. Na medida em que a rocha se intemperiza, ocorreram mudanças em sua composição, que puderam ser notadas nas curvas espectrais; c. A presença da banda em 2300 nm, referente aos grupos Mg-OH, ocorreu apenas nas curvas do diabásio, e foi discriminante em relação às curvas dos argilitos.